CN100391553C - 便携式输液隔膜泵 - Google Patents

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Abstract

一种隔膜泵，用于通过一个出口将来自流体源的流体以可控制的平均体积流速进送给病人，其特征在于该隔膜泵包括：具有一隔膜(1)的泵壳(2)；一针头部件(8)；一入口柔性管(18)，它与所述泵壳(2)的入口相连接；一出口柔性管(6)，它与所述泵壳(2)的出口(5)相连接；一入口单向阀(14)，其与所述入口管(18)的一端相连接并位于流体源附近；一出口单向阀(16)，其与所述出口管(6)的一端相连接并设置在所述针头部件(8)附近。

Description

便携式输液隔膜泵
技术领域
本发明涉及到流体注射泵、一次性隔膜泵和用于注射药物与护理用流体及止痛药的管子。
发明背景
注射用隔膜泵可用于许多领域内，例如在医疗领域内，它们被制造成超小型的塑料泵。但是，当用于以高精度分配流体(例如药物)时，一般情况下，都是其它泵送方法占据着市场的主导地位。这些泵为注射泵或柱塞泵及蠕动泵。
以高精度将流体从一个容器输送到一个注射用针头需要进行配剂，尤其是涉及到新型的有效药物时，更应如此。另外，还必须对通过管子产生的无意泄漏进行可靠地限制，例如当将一个装满药物的容器放置在针头上方，如果该系统没有对这种泄漏进行限制，那么静压力就会使流体产生流动。
现有技术的实例包括：US6261066、US6234992、US5533886、US6203291、WO0028213、US5478211、US4838860、US5637093、US4898579。
用于给病人输送流体的现有输液泵通常为注射泵、蠕动泵、隔膜泵或柱塞泵。这些泵一般非常精密，而且有时结构还很复杂，例如US5482438，另外对于医院而言，其价格比较昂贵。其它类型的泵被简化为US6203291，这种泵利用由多个半导体产生的振动使隔膜处于共振频率下，同时在入口区域和出口区域将扩散器用作控制部件。另一发明在一个微型隔膜泵中采用了多个半导体，如US626106所述。US5368570涉及到多个隔膜泵。
US4898579涉及一种双腔体的活塞和缸体泵，该泵采用了一个一次性的盒体，而且两个缸体基本能够不间断地进送流体。但是，该盒体及其多个单向阀的结构有些复杂，而且制造盒体所用的材料量也很高。当将该泵装满时，排气成为一个很明显的问题。
US4846636公开了一种结构复杂的活塞泵，该泵很难以可控制的方式将泵送流体内的空气排空。具有这种结构的泵需要设置多个用于检测流体内的空气的传感器。该泵的单向阀还需要安装在该活塞泵的泵壳内。
在WO99/21596中公开了一种输液泵，该输液泵设置有多个安装在泵壳内部的单向阀，在该文件中还公开了在该泵送系统中还可对空气进行观察。该泵具有巨大的死区，这意味着：当泵送操作结束时，会有大量的流体滞留在该泵内。该输液泵的原理是以利用半个隔膜和半个活塞的泵送机构为基础的。
在US4846636和WO99/21596中，均不能利用活塞行程长度的不同来精确控制流体的泵送量。
在上述的泵中，没有一种泵能够象本发明这样将一次性使用与高精度配剂、防泄漏性、节省材料、简化结构接合起来。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种隔膜泵，用于通过一个出口将来自流体源的流体以可控制的平均体积流速进送给病人，其特征在于该隔膜泵包括：具有一隔膜的泵壳；一针头部件；一入口柔性管，它与所述泵壳的入口相连接；一出口柔性管，它与所述泵壳的出口相连接；一入口单向阀，其与所述入口管的一端相连接并位于流体源附近；一出口单向阀，其与所述出口管的一端相连接并设置在所述针头部件附近。
本发明提供一种隔膜泵，该隔膜泵由两个主体构成：设置有壳体的电脑和给药部件(administration set)。该隔膜泵通过隔膜在其行程的指定位置上反复运动而操作。一个设置有一齿轮的旋转电机被设置在该壳体内，而且输出轴使一个螺杆产生移动，该螺杆又与一个带有螺纹的柱塞杆相连接，其另一端与隔膜塞(membrane tap)相连接。在该壳体的端盖上，该隔膜泵被卡扣在一个连接件内，该连接件由一个导轨和一个设置在泵壳上的凸肩构成，当泵壳处于正确位置上时，隔膜泵易于卡在该凸肩上。该电机设置有一个永磁铁和一个传感器，该传感器可将电机的转数记录下来并与通过信号与电脑通信，而电脑又将驱动电机在前进和后退模式下的信号记录下来，这样就能够计算出每个转数及螺杆在柱塞杆上的精确位置。
当一个高转数的电机驱动器与一个齿轮相连接时，螺杆就能够以非常高的精确度进行移动，而不必考虑意外磨损的因素。因此，该隔膜就能够根据电机的规则转数而精确地移动，而且可以利用柱塞杆的各个行程对配剂进行控制。
在一种设置有管道和泵的系统中，可能会出现弹性作用，例如当泵突然停止工作(当为了使柱塞杆反向移动而使极性调转时，就会出现这种情况)。当压力离开该系统时，就会产生弹性效应；该系统的容积就会减小。为防止由于这种弹性效应而在该系统内产生不良的流量，在管道的每一端上都设置单向阀；流入单向阀设置在流体容器附近，流出单向阀设置在针头部件附近。
可通过在流入单向阀处设置一个透明的阀壳来对泵的功能进行可视性控制，而且还可设置一个彩色圆锥来表示泵的工况，而且可在至少几米远的地方看到该彩色圆锥。
泵的往复移动是由一个电机来驱动的，而该电机又与一个螺杆驱动的进料部件(feed)相连接。通过对其螺距进行优化，就可以使该进料部件非常精确；例如，当通过改变极性而使电机反向操作，从而实现反向进料时，有一点很重要：使其移动处于严格控制下，而且当气体以其它方式从流体内游离出来(气穴现象)时，速度不要过快。该处理器设置有一个控制加电路，该电路可通过改变极性的方式使电机驱动器反向操作。该处理器将操作速度记录下来并对规定转数和使活塞达到精确进送距离的时间进行控制。这样，就能够以高精度沿两个方向对活塞的移动量和泵送的数量进行控制。
该处理器包括有一个箱体和一个显示器，该箱体又具有一个按键部件，该显示器用于控制剂量并对不同的功能进行观察，以保证安全。该箱体还设置有多个可充电的电池。需要注射流体、药物或止痛药的病人可以方便地携带着整个泵部件，而且可以随其一起移动，根本不用搬动用于在点滴室内使用的支架。我们的泵无需通过高度产生静压力，流体容器通过这种静压力保持在支架上。该泵通过泵送产生这种压力。这样，就可以将流体容器放置在方便的位置上。
不用计算点滴室内的点滴数，也不用为管道设置节流阀，使用者只需利用按键在显示器上输入正确的剂量。如果使用者想查看泵的工况，那么就可以观察位于流体容器附近的透明单向阀壳体和处于脉动状态下的上述锥体。一种更加高级的方式就是：使用者可以利用条形码和条形码读取器来定制剂量。当需要运送伤员时，例如当出现意外或运送病人时，我们的装置因为没有支架而更加便于搬运。该装置还可设置于卧床病人的侧面。
输液泵必须安全可靠，而且如果出现异常情况，例如如果流体遇到更大或更小的阻力，而且该泵遇到阻塞或低压，例如当该系统中有空气时，那么该泵必须停止工作。在这些情况下，泵必须安全可靠，而且如果出现不允许的偏差，那么该泵必须停止工作。如果出现了这种偏差，那么电机电流的变化就会被控制系统检测到，而且当电机驱动器受到脉冲驱动时，脉冲、电流和转数之间的关系就通过编程记录在控制系统中，该控制系统就会发出信号并在一定限度内使电机驱动器停止工作。显示器会将出现何种偏差写下来。无需采用压力传感器来观察泵的正确操作。
如果在液体内存在气体或空气，那么入口单向阀就会使放气系统采取措施并将空气压回流体容器内。如果该单向阀的最佳形式的锥体为中空的，而且飘浮在液体上，而且利用该锥体可通过支座表面将空气压回。最终量的空气通过锥体上的狭缝经泄漏而回到液体容器内，该狭缝对于气相流体而言要足够宽，但对于液体而言，却要足够窄，这样液体就不会从该狭缝内穿过。该系统是一种排气型系统。当存在较多的空气时，就象玻璃容器一样，在入口单向阀的壳体内设置一个带有空气过滤器的出口。
由于尺寸小巧，隔膜泵的配剂精度并不受到限制，因此，与通常与变量泵一起使用的蠕动泵相比，隔膜泵的精确度就非常高。该泵的外壳及给药部件的细节在由已获药品证明的热塑性塑料制成的最佳实施例中示出，该最佳实施例由多个单元精确构成。
该给药部件与液体(药品)容器一起都是一次性的，这与点滴腔一样。当液体被排空时，该给药部件就被扔掉，当插入下一批次的药品时，使用一个新的给药部件。该液体容器通常是可折叠的，但是由玻璃制成的刚性容器也可以采用，而且刚性容器可以与点滴腔相同的方式与给药部件连接在一起。
所有类型的流体一般都可以通过静脉注射或皮下注射输入到病人体内，但也可以通过身体上的孔口或在身体上开出的孔口、皮肤或黏膜输入到病人体内。对于条形码系统而言，使用者可以对控制单元进行编程，以将种类和数量均正确的药物输入到病人体内。该隔膜泵具有广泛的用途：给药、止痛药、营养溶液或液体。
本发明除了药品外还具有许多用途。如果尺寸和结构合适，该泵可被用作化学流体和浆体的分配器。可以采用相同的材料，例如可重复使用的注模塑料。
附图说明
图1为一个实施例的侧剖视图，该实施例设置有液体容器的插嘴、入口单向阀、入口管、带有箱体的隔膜泵和带有电机的输送螺杆及与针头相连接的出口管、针头；
图2为出口单向阀、针头连接件和针头的视图；
图3为设置有隔膜、入口和出口的泵壳；
图4为该装置的箱体和给药部件的组件。
具体实施方式
根据本发明的隔膜泵之示例性实施例在图1中整体上由设置有一个隔膜1的泵壳2表示，该泵壳与一个入口管18和出口管5相连接，另外还设置有入口单向阀14和出口单向阀16及注射针头8的连接件。该液体容器被插嘴15刺穿，该插嘴与入口单向阀壳体14相连接并具有一个锥体12，该锥体12可在壳体14内沿纵向浮动。空气过滤器38与入口管15相连接。该装置的盒体19被示例性画出并容纳有一个电机36，该电机36又设置有一个齿轮箱35和一个螺杆11，当其转动时，带螺纹的活塞9将沿纵向移动，而且活塞的延长部分将向里对隔膜进行挤压并使隔膜1自由弹回，而薄膜泵内则充满了液体。活塞9的延长部分13设置有花键21，该花键通过相应的连接方式装配在该装置之箱体19的三角形支座20上并当螺杆旋转时，将活塞锁定在不能旋转的位置上。
在图2中，该单向阀设置有壳体16、一个具有通孔的圆盘32，该圆盘32具有一个位于中心处的尖嘴31，在该尖嘴31上夹有单向阀隔膜33。通过使该隔膜33的厚度不同和通过使预加在支座上的载荷不同，使用者就可以控制该单向阀隔膜33开启的压力，该压力值很重要，而且当由位于高处的液体容器产生一个很大的静压时，不能产生泄漏。
图3示出了泵壳2的细节，该泵壳2设置有一个可焊接的连接件4，该连接件4将隔膜1与泵壳2的部分3连接在一起。出口管6被焊接到该泵的出口5上。环形凸缘7用于提高可拆卸式连接到装置箱体19的强度。
图4所示的隔膜泵系统设置有装置箱体19和给药部件40。该装置的箱体19由显示器26、按键24、泵壳2的快速接头22、通向液体容器27的主体25构成，在这里，液体容器27被表示成一个可折叠的容器。该给药部件40设置有：一个用来与夹子22相连接并停靠在该夹子上的柄体29，一个位于上部部分的锋利入口15，一个单向阀锥体12，一个导管18，一个泵2和一个出口管6，该出口管6向下延伸到出口单向阀16和注射针头8。

Claims (13)

1.一种隔膜泵，用于通过一个出口将来自流体源的流体以可控制的平均体积流速进送给病人，其特征在于该隔膜泵包括：
具有一隔膜(1)的泵壳(2)；
一针头部件(8)；
一入口柔性管(18)，它与所述泵壳(2)的入口相连接；
一出口柔性管(6)，它与所述泵壳(2)的出口(5)相连接；
一入口单向阀(14)，其与所述入口柔性管(18)的一端相连接并位于流体源附近；
一出口单向阀(16)，其与所述出口柔性管(6)的一端相连接并设置在所述针头部件(8)附近。
2.根据权利要求1的隔膜泵，还包括：
(a)所述入口柔性管(18)和出口柔性管(6)的内径介于0.4至2毫米之间；
(b)一带有电机(36)的箱体(19)，其中该隔膜泵的泵壳(2)适合于对接在该箱体(19)上；
和(c)电子控制部件，其包括所述电机(36)、齿轮(35)、输送螺杆(11)和活塞(9)，用于通过对所述活塞(9)的前后移动进行控制的方式对平均体积流速进行控制。
3.根据权利要求2的隔膜泵，其特征在于：
所述隔膜(1)是可屈服的，而且该隔膜的尺寸允许其安全地回弹而能够将流体吸入泵壳内；
具有沟槽的凸台(10)设置在所述隔膜(1)的中心位置上，所述活塞(9)设置有一个轭架，该轭架被夹在所述沟槽内，从而以机械方式前后驱动该隔膜(1)。
4.根据权利要求3的隔膜泵，其特征在于：所述电机(36)和所述齿轮(35)与所述输送螺杆(11)和一个螺母连接在一起，它们与所述活塞(9)组合在一起完成前后移动；其中该活塞(9)设置有花键(21)，这些花键装配在所述箱体(19)的端板(20)上；而且当将所述泵壳(2)安装到所述箱体上时，所述活塞(9)与该隔膜(1)的所述凸台相接触。
5.根据权利要求4的隔膜泵，其特征在于：所述电机(36)设置有一个转数记录部件，而该转数记录部件又与一个控制电路相连接，其中所述控制电路设置有一个显示器(26)和用于操控所述输送螺杆(11)从而使所述活塞(9)产生规定的行程的多个按键，而且所述行程重复执行直到该控制电路发出一个新的命令，这样就能够通过对每个行程的控制来实现对泵送的体积流量进行控制。
6.根据权利要求5的隔膜泵，其特征在于：在规定的短时间内的正常泵送过程中，所述控制电路将电流记录下来，并且当电流明显变化时，该控制电路使泵送操作停止并发出一个信号，而且在所述显示器(26)上显示出一个信息。
7.根据权利要求6的隔膜泵，其特征在于：所述控制电路可对剂量和泵送操作的时间段进行编程。
8.根据权利要求7的隔膜泵，其特征在于：所述箱体设置有一个条形码读取器，该控制电路能够针对药品和剂量而进行编程，从而确保将正确的数据编入该泵中。
9.根据权利要求8的隔膜泵，其特征在于：所述箱体设置有多个可加载的电池，这些电池对所述控制部件和所述电机(36)进行驱动。
10.根据权利要求1的隔膜泵，其特征在于：所述入口单向阀(14)设置有一个锥体(12)，该锥体的上部有一个深度约为0.1至0.5毫米的切口，从而当出现气相流体时，该入口单向阀是可通过的，但当出现液态流体时，该入口单向阀是闭合的。
11.根据权利要求1或10的隔膜泵，其特征在于：所述入口单向阀(14)设置有一个彩色的阀锥体(12)，所述入口单向阀(14)设置有一个透明的壳体，从而易于观察到所述彩色的阀锥体(12)。
12.根据权利要求10或11的隔膜泵，其特征在于：所述入口单向阀(14)的所述锥体(12)设置有小型凸片，这些凸片能够使所述锥体(12)在所述透明壳体内精确移动；所述锥体(12)的密度小于泵送流体的密度，从而能够将含有空气的液体中的空气或其它气体有效排出。
13.根据权利要求10至12之一的隔膜泵，其特征在于：所述锥体(12)被制造成能够飘浮在所述流体上，这样，如果在流体中存在空气，所述锥体和流体就能够通过入口阀(14)的支座表面将空气压回。
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