專利名稱：用伺服閥控制的容積式輸液泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容積式輸液泵，更具體的說(shuō)，涉及一種用于容積式輸液泵的自調(diào)節(jié)伺服閥。
向患者輸液治療液體的另一種類似的設(shè)備包括一個(gè)與可充氣的氣囊并排放置的裝有治療液體的可伸縮的口袋，并且上述氣囊和可伸縮的口袋都裝在一個(gè)剛性的殼體內(nèi)。氣囊內(nèi)充滿氣，例如，壓縮空氣，以便對(duì)可伸縮的口袋施加壓力，從而把治療液體從口袋中擠出來(lái)。上述治療液體是通過(guò)一根帶有橫斷面積不變的出口管擠出來(lái)的，或者，這種出口管有一個(gè)橫斷面積不變的流量限制器。氣體以受到控制的速率灌入氣囊內(nèi)，目的是能迫使治療液體能以大致相同的流速通過(guò)上述出口管。公開(kāi)這種結(jié)構(gòu)的有代表性的專利有Ross的美國(guó)專利No.Re35,501和Mc Williams的美國(guó)專利No.5,788,674。但是，實(shí)際上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，很難為某些治療器械提供它所要求的、合適的、恒定的緩慢流速。
Shen的美國(guó)專利No.5,749,854試圖提出一種能控制空氣流入驅(qū)動(dòng)輸液泵的氣囊的閥門來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。但是，Shen需要一種復(fù)雜而昂貴的閥門機(jī)構(gòu)，并且可能仍然無(wú)法提供合適的、恒定的緩慢流速。
本發(fā)明的目的就是要克服以上提到的這些缺點(diǎn)。
本發(fā)明的第二方面是一種輸液泵，它包括一個(gè)形成一治療液體的儲(chǔ)存罐的可伸縮的口袋，這個(gè)可伸縮的口袋有一根彈性管子，形成一個(gè)從該口袋延伸出來(lái)的儲(chǔ)存罐出口。一個(gè)可充氣的氣囊與上述可伸縮的口袋并排放置。一個(gè)剛性的殼體形成一個(gè)容納上述可伸縮的口袋和可充氣的氣囊的腔室，并且有一個(gè)容納上述彈性管子的口。一臺(tái)容積式空氣泵與上述氣囊連通，用以向氣囊充氣，從而對(duì)可伸縮的口袋施加壓力。一個(gè)閥門與上述彈性管子協(xié)同工作，以便根據(jù)作用在上述可伸縮的口袋上的壓力，改變對(duì)通過(guò)這根彈性管子的液體流量的限制，以使可伸縮的口袋中所選定的壓力基本上保持恒定。上述閥門通常在可伸縮的口袋上施加選定的壓力之前阻止液流通過(guò)彈性管子。上述閥門可以由把彈性管子夾在中間的閘刀和砧座所組成。上述閘刀向砧座加壓，以限制通過(guò)彈性管子的液流，而閘刀則與可伸縮的口袋協(xié)同工作，當(dāng)可伸縮的口袋內(nèi)部的壓力增大時(shí)，把閘刀從砧座上推開(kāi)。通常，容積式空氣泵以第一流速向氣囊供應(yīng)氣體，直到儲(chǔ)存罐中的壓力達(dá)到足以克服壓在閘刀上的壓力的選定壓力，以使臂和閘刀移動(dòng)；此后，再以小于上述第一流速的基本上均勻的第二流速向氣囊供應(yīng)氣體?？梢杂靡粋€(gè)探測(cè)器與上述臂和容積式空氣泵協(xié)同工作，該探測(cè)器用于檢測(cè)上述臂的最初的運(yùn)動(dòng)，并把一個(gè)第一信號(hào)傳送給容積式空氣泵。上述傳感器還可以進(jìn)一步檢測(cè)，上述閘刀離開(kāi)砧座的移動(dòng)距離是否大于選定的距離，并在此時(shí)把第二信號(hào)傳送給容積式空氣泵。
本發(fā)明的第三方面是一種給患者輸液治療液體的方法。這種方法包括下列步驟提供一個(gè)裝有治療液體并且有一個(gè)液體出口的儲(chǔ)存罐；提供一臺(tái)與上述儲(chǔ)存罐協(xié)同工作的容積式空氣泵，以便為上述儲(chǔ)存罐加壓，并保持上述儲(chǔ)存罐中的選定的壓力，以使流過(guò)上述液體出口的液體與上述容積式空氣泵的容積流量成正比。上述液體出口可以是一根彈性管子，而上述方法還可以包括這樣的步驟對(duì)上述彈性管子的一段管子施加擠壓力，并且當(dāng)上述儲(chǔ)存罐中的壓力增大時(shí)，減小上述擠壓力，以便增大上述彈性管子這一段的有效內(nèi)部橫斷面積。上述方法還可以包括這樣的步驟用一個(gè)與上述儲(chǔ)存罐并排，且與上述容積式空氣泵連通的氣囊來(lái)使上述儲(chǔ)存罐增壓，并且，如果上述儲(chǔ)存罐中的壓力小于選定的壓力時(shí)，阻止液流通過(guò)上述液體出口。上述方法還可以包括這樣的步驟以第一流速為上述氣囊充氣，直到儲(chǔ)存罐中達(dá)到選定的壓力，此后，再以小于上述第一流速的基本上恒定的第二流速對(duì)上述氣囊充氣。
本發(fā)明的用伺服閥控制的輸液泵以及輸液治療液體的方法，提供了一種能在很寬廣的流量范圍內(nèi)保持從輸液泵中流出恒定的流量的高度可靠的方式。由于直接把出口的有效內(nèi)部橫斷面積與施加在可伸縮的儲(chǔ)存罐上的選定的壓力聯(lián)系在一起，所以能精確地保持出口處的選定壓力，從而可以通過(guò)使液體的容積流量與由容積式空氣泵所提供的容積流量成正比，保證基本上恒定的流量。如果通向患者的一條管線中的壓力增大了，例如，由于降低了泵相對(duì)于輸液點(diǎn)的位置，口袋里的壓力就會(huì)增高，從而使閥門進(jìn)一步打開(kāi)，容許流量逐漸增大，直到口袋內(nèi)的壓力恢復(fù)到選定的壓力。泵就是以這種方式進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的。如果閥門打開(kāi)的程度超過(guò)了選定的量，表明下游阻塞，容積式空氣泵便停止運(yùn)轉(zhuǎn)，防止壓力過(guò)度增高。
優(yōu)選實(shí)施例

圖1中示意地表示了一臺(tái)包括本發(fā)明的伺服閥12的容積式輸液泵10。這臺(tái)容積式輸液泵10有一個(gè)殼體14，形成了一個(gè)容積固定的腔室16。在腔室16內(nèi)有可伸縮的口袋18，形成了用于治療液體的儲(chǔ)存罐。在腔室16內(nèi)還有一個(gè)與可伸縮的口袋18并排的可充氣的氣囊20，它用管道22與容積氣體源24連通。在該優(yōu)選實(shí)施例中，容積氣體源24是一臺(tái)由一臺(tái)編碼的電動(dòng)機(jī)27驅(qū)動(dòng)的容積式空氣泵26。這臺(tái)編碼的電動(dòng)機(jī)27用一個(gè)連接器29聯(lián)結(jié)在一條控制電路或微處理器28上。微處理器28可以是預(yù)先編程的，或者是能通過(guò)輸入終端30反復(fù)地重新編程的。上述微處理器28和電動(dòng)機(jī)27通常由單一的電源31供電，電源31通過(guò)線路32和33供電。電源31可以是內(nèi)部電池，這種電池可以是能替換的，能重新充電的，或者是和整個(gè)充氣泵10一起丟棄掉。或者，上述電源可以是在泵10的外部，例如是平常的生活用電源。一根具有選定的未變形的內(nèi)部橫斷面積的彈性的出口管子36從可伸縮的口袋18和殼體14上的出口38中延伸出來(lái)，并且與患者的治療設(shè)施(圖中未表示)連通，以便將治療液體從可伸縮的口袋18輸送給患者。正如本技術(shù)領(lǐng)域所公知的，液體是借助于可充氣的氣囊20對(duì)容積固定的腔室16內(nèi)的可伸縮的口袋18施加壓力而從彈性的出口管子36中流出的。
伺服閥12由砧座40和閘刀42所組成，在砧座和閘刀之間夾著一段彈性的出口管子36。砧座40由殼體14的一部分構(gòu)成，殼體14上有用于彈性的出口管子36的出口38。閘刀42在臂48的遠(yuǎn)端46上。臂48的近端50安裝在殼體14上，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。如本優(yōu)選實(shí)施例所示，臂48是剛性的，而能轉(zhuǎn)動(dòng)的附件是一個(gè)鉸鏈52。或者，殼體和臂14可以用合適的熱塑性塑料制作成一個(gè)整體，而能轉(zhuǎn)動(dòng)的附件是活性鉸鏈。處于臂48的近端50和遠(yuǎn)端46中間的壓力墊54穿過(guò)殼體14上的開(kāi)口56。壓力墊54的與可伸縮的口袋18接觸的表面具有確定的表面積。在臂48的遠(yuǎn)端設(shè)有一個(gè)彈簧58，它將閘刀壓向砧座40，以便通過(guò)施加選定的壓力把彈性的出口管子36壓癟，從而將其封閉住。如果泵保持圖1中所示的方位，臂的重量就能施加上述選定的壓力，可以作為彈簧58的替代物。一個(gè)傳感器60與臂48協(xié)同工作，用以檢測(cè)臂48的運(yùn)動(dòng)，從而也就是檢測(cè)閘刀的運(yùn)動(dòng)。傳感器60用連接器62與微處理器30連接。
工作時(shí)，可充氣的氣囊20用從容積式空氣泵26通過(guò)管道22輸送到氣囊20的空氣進(jìn)行充氣。在氣囊充氣時(shí)，它便對(duì)可伸縮的口袋18加壓，要使口袋18中的治療液體流出彈性管子36。但是，在可伸縮的口袋18內(nèi)部的壓力足以對(duì)上述壓力墊54施加足夠的壓力來(lái)對(duì)抗彈簧58的彈力，從而打開(kāi)彈性出口管子36之前，閥門12不會(huì)讓液體流過(guò)上述彈性管子36。因而，為對(duì)抗彈簧的彈力，壓力必須達(dá)到閾值，這個(gè)閾值通常是9psi。壓力墊54的表面積是這樣選擇的，即，當(dāng)可伸縮的口袋18內(nèi)達(dá)到所要求的閾值時(shí)，就能克服選定的壓力。一旦達(dá)到這個(gè)閾值，氣體便以基本上恒定的流量，足以通過(guò)彈性的出口管子向患者提供所要求的液體流量，供入可充氣的氣囊20內(nèi)。假定閾值壓力為9 psi，則向可充氣的氣囊20供應(yīng)的，為維持所要求的液體流量所必須的空氣流量可用下式計(jì)算 這樣，舉例來(lái)說(shuō)，假定閾值為9 psi，要求的治療液體的流速為25ml/h，而大氣壓力為14 psi，則可計(jì)算如下25×(14+9)14=38ml/h]]>(近似值)根據(jù)通過(guò)輸入終端30輸入的一個(gè)使用者所需要的流量，微處理器便能按照上述等式計(jì)算出所需要的空氣流量。在應(yīng)用時(shí)，根據(jù)空氣從空氣泵流出來(lái)的流量是否平穩(wěn)，上述閥門會(huì)“浮動(dòng)”在維持平衡的位置上。
在開(kāi)始輸液時(shí)，容積式空氣泵26以最高速度運(yùn)行，以便對(duì)氣囊充氣，一直到可伸縮的口袋18內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓力為止，使臂48，也就是閘刀42從砧座40上抬起來(lái)。傳感器60檢測(cè)到臂最初的運(yùn)動(dòng)后，便輸送給微處理器28一個(gè)信號(hào)，而微處理器又把一個(gè)信號(hào)輸送給編碼的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置27，使編碼的電動(dòng)機(jī)減慢速度，于是向氣囊輸送氣體的速度就減慢到計(jì)算出來(lái)的必要的速度，通過(guò)上述彈性出口管子提供進(jìn)入輸入終端30內(nèi)的，要求的流量。此后，這臺(tái)泵就像壓力調(diào)節(jié)器那樣工作，在這個(gè)工作過(guò)程中，閥門12大開(kāi)又關(guān)閉，使出口管子36中保持所要求的壓力。如果患者的治療設(shè)施中的流動(dòng)阻力增大了，例如，由于泵相對(duì)于向患者輸液的點(diǎn)的位置降低了，因而增加了出口管子36和可伸縮的口袋18中的壓力，則上述閘刀42將進(jìn)一步從砧座40移動(dòng)得更遠(yuǎn)一些，從而臨時(shí)增大彈性管子36的有效內(nèi)部橫斷面積，讓更多的液體流過(guò)去，直到在出口管子處的系統(tǒng)壓力恢復(fù)到所要求的壓力，流量恢復(fù)到所要求的流量為止。因此，這種泵是自調(diào)節(jié)的。如果在患者的治療設(shè)施中或患者的血管中發(fā)生了障礙，使得系統(tǒng)的壓力升高到超過(guò)所選定的最大值，則傳感器60將檢測(cè)到臂48相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，并將信號(hào)輸入到微處理器中，微處理器將停止電動(dòng)機(jī)27，并發(fā)出警告的聲音。
權(quán)利要求
1．一種輸液泵，它包括一個(gè)儲(chǔ)存要輸液的治療液體的儲(chǔ)存罐，該儲(chǔ)存罐有一個(gè)液體的出口；一臺(tái)容積式空氣泵，與上述儲(chǔ)存罐協(xié)同工作，用以對(duì)儲(chǔ)存罐加壓；一個(gè)閥門，與上述液體出口協(xié)同工作，并在上述出口中達(dá)到所選定的壓力之前阻止液體流過(guò)上述液體出口，此后，上述閥門保持上述出口處于打開(kāi)狀態(tài)，并使上述儲(chǔ)存罐中的壓力基本上保持選定的壓力，從而使流過(guò)出口的液體的容積流量與空氣從容積式空氣泵中流出的空氣的容積流量成正比。
2．如權(quán)利要求1所述的輸液泵，其特征在于，上述閥門改變上述出口處的開(kāi)度，以維持選定的壓力。
3．如權(quán)利要求1所述的輸液泵，其特征在于，上述出口包括一根撓性的導(dǎo)管，這根導(dǎo)管有一個(gè)選定的未變形的內(nèi)部橫斷面積，而閥門是通過(guò)壓緊導(dǎo)管中的一段，改變這一段導(dǎo)管的內(nèi)部橫斷面積來(lái)改變出口的開(kāi)度的。
4．如權(quán)利要求1所述的輸液泵，其特征在于，上述儲(chǔ)存罐具有可伸縮的壁部，并且上述輸液泵還包括一個(gè)與該儲(chǔ)存罐的可伸縮的壁部并排放置的可充氣的氣囊，上述容積式空氣泵與上述氣囊流體連通。
5．如權(quán)利要求4所述的輸液泵，其特征在于，上述容積式空氣泵以第一流速向上述氣囊充氣，直到對(duì)上述儲(chǔ)存罐施加選定的壓力為止，然后，再以小于第一流速的基本上均勻的第二流速向氣囊充氣。
6．一種輸液泵，它包括一個(gè)形成治療液體的儲(chǔ)存罐的可伸縮的口袋，該口袋有一根彈性管子，形成一個(gè)從該口袋延伸出來(lái)的儲(chǔ)存罐出口；一個(gè)可充氣的氣囊，與上述可伸縮的口袋并排放置；一個(gè)剛性的殼體，它形成一個(gè)容納上述可伸縮的口袋和可充氣的氣囊的腔室，并且有一個(gè)容納上述彈性管子的口；一臺(tái)容積式空氣泵，與上述氣囊流體連通，用以向氣囊充氣，從而對(duì)可伸縮的口袋施加壓力；以及一個(gè)與上述彈性管子協(xié)同工作的閥門，以便根據(jù)作用在上述可伸縮的口袋上的壓力，改變對(duì)通過(guò)這根彈性管子的液體流量的限制，以使可伸縮的口袋中所選定的壓力基本上保持恒定。
7．如權(quán)利要求6所述的輸液泵，其特征在于，上述閥門在向可伸縮的口袋上施加選定壓力之前阻止液流通過(guò)彈性管子。
8．如權(quán)利要求6所述的輸液泵，其特征在于，上述閥門包括把上述彈性管子夾在中間的一個(gè)閘刀和一個(gè)砧座，上述閘刀被壓向上述砧座，以限制通過(guò)上述彈性管子的液體的流量，而上述閘刀與上述可伸縮的口袋協(xié)同工作，當(dāng)上述可伸縮的口袋中的壓力增大時(shí)，把上述閘刀從上述砧座推開(kāi)。
9．如權(quán)利要求6所述的輸液泵，其特征在于，上述閥門包括把上述彈性管子夾在中間的一個(gè)閘刀和一個(gè)砧座，上述砧座固定在上述殼體上；一根臂，它有一個(gè)安裝了上述閘刀的遠(yuǎn)端和一個(gè)安裝在上述剛性殼體上能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的近端，在這根臂的近端與遠(yuǎn)端之間有一塊壓力墊，這塊壓力墊穿過(guò)殼體上的一個(gè)孔，并與上述可伸縮的口袋與可充氣的氣囊中之一接觸；以及用于提供將上述閘刀壓向上述砧座的力的裝置。
10．如權(quán)利要求9所述的輸液泵，其特征在于，上述加壓裝置是一個(gè)與上述臂協(xié)同工作的彈簧。
11．如權(quán)利要求6所述的輸液泵，其特征在于，容積式空氣泵以第一流速向上述氣囊供應(yīng)氣體，直到上述儲(chǔ)存罐中的壓力達(dá)到足以克服施加在閘刀上的壓力的選定壓力，以使臂和閘刀開(kāi)始移動(dòng)；此后，再以小于上述第一流速的基本上均勻的第二流速向上述氣囊供應(yīng)氣體。
12．如權(quán)利要求11所述的輸液泵，其特征在于，它還包括一個(gè)與上述臂和容積式空氣泵協(xié)同工作的探測(cè)器，該探測(cè)器用于檢測(cè)上述臂的最初的運(yùn)動(dòng)，并把一個(gè)第一信號(hào)傳送給上述容積式空氣泵。
13．如權(quán)利要求12所述的輸液泵，其特征在于，如果上述閘刀移動(dòng)到離開(kāi)砧座的距離大于選定的距離，上述探測(cè)器將一個(gè)第二信號(hào)送給上述容積式空氣泵。
14．一種把治療液體輸液給患者的方法，它包括下列步驟a)提供一個(gè)裝有治療液體并且有一個(gè)液體出口的儲(chǔ)存罐；b)提供一臺(tái)與上述儲(chǔ)存罐協(xié)同工作的容積式空氣泵，以便為上述儲(chǔ)存罐加壓；c)保持上述儲(chǔ)存罐中的選定的壓力，以使流過(guò)上述液體出口的液體與上述容積式空氣泵的容積流量成正比。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在步驟a)中，上述液體出口包括一根彈性管子，而在步驟c)中還包括這樣的步驟對(duì)上述彈性管子的一段管子施加擠壓力，并且當(dāng)上述儲(chǔ)存罐中的壓力增大時(shí)，減小上述擠壓力，以便增大上述彈性管子這一段的有效內(nèi)部橫截面面積。
16．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在步驟a)中，上述液體出口是一根彈性管子，而上述儲(chǔ)存罐是可伸縮的，并且步驟b)中還包括用一個(gè)與上述儲(chǔ)存罐并排，且與上述容積式空氣泵流體連通的氣囊來(lái)使上述儲(chǔ)存罐增壓，并且，上述方法還包括下列步驟d)如果上述儲(chǔ)存罐中的壓力小于選定的壓力時(shí)，阻止液流通過(guò)上述液體出口。
17．如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，上述方法還包括這樣的步驟e)以第一流速為上述氣囊充氣，直到儲(chǔ)存罐中達(dá)到選定的壓力，此后，再以小于上述第一流速的基本上恒定的第二流速對(duì)上述氣囊充氣。
全文摘要
一種輸液泵(10),它有一個(gè)儲(chǔ)存要輸液的治療液體的儲(chǔ)存罐(18)。這種儲(chǔ)存罐(18)有一個(gè)用于液體的出口(36)。一臺(tái)容積式空氣泵(24)與上述儲(chǔ)存罐(18)協(xié)同工作,用以對(duì)儲(chǔ)存罐加壓,從而使液體流出出口(36)。一個(gè)閥門(12)與上述液體出口(36)協(xié)同工作,并在上述出口中達(dá)到所選定的壓力之前阻止液體流過(guò)上述液體出口。此后,上述閥門保持上述出口處于打開(kāi)狀態(tài),并使上述儲(chǔ)存罐(18)中的壓力基本上保持選定的壓力,從而使流過(guò)出口(36)的液體的容積流量與空氣從容積式空氣泵(24)中流出的空氣的容積流量成正比。上述閥門(12)要改變出口的開(kāi)口大小,以便保持所選定的壓力。同時(shí)還公開(kāi)一種給患者輸液的方法。
文檔編號(hào)A61M5/148GK1315876SQ00801303
公開(kāi)日2001年10月3日 申請(qǐng)日期2000年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月10日
發(fā)明者哈爾·丹比 申請(qǐng)人:巴克斯特國(guó)際公司