CN102388221A - 具有止动件和协作的无运动件的滚子组件壳体的蠕动泵管 - Google Patents

Abstract

蠕动泵系统包括弹性体的泵制管和滚子泵。泵制管具有泵送分段和入口分段。入口分段具有入口分段外径。泵送分段具有小于入口分段外径的泵送分段外径。滚子泵具有滚子组件和滚子组件壳体。滚子组件布置在滚子组件壳体内，并且在滚子组件壳体内与泵送分段接合。滚子组件壳体具有穿过滚子组件壳体形成的入口空隙。入口空隙限定小于泵送分段外径的入口空隙内径。入口空隙适于摩擦地接收入口分段，以将泵制管与滚子组件对准，并且减缓泵制管进入滚子组件壳体中的纵向运动。

Description

具有止动件和协作的无运动件的滚子组件壳体的蠕动泵管

相关申请的交叉引用

本美国非临时专利申请要求享有2009年2月9日提交的名称为“PERISTALTIC PUMP TUBING WITH STOPPER ANDCOOPERATIVE ROLLER ASSEMBLE HOUSING HAVING NOMOVING PARTS”的美国临时专利申请序列No.61/150,997的权益，其整个内容通过参考包含于此。

声明：联邦政府资助的研究/开发

不适用

背景

技术领域

本发明涉及一种蠕动泵，并且更具体地，本发明涉及对蠕动泵的安全和使用的改进。

背景技术

蠕动泵包括两个主要组成部件：制管和泵压头(pumphead)组件。这些部件必须相互兼容，以便使蠕动泵发挥功能。蠕动泵是机械泵，其中通过沿着管的压缩运动而提供压力，如同生物蠕动一样。通常通过可转动地安装在固定装置上的一个或多个滚子的运动而提供压缩或泵送作用，所述固定装置继而在轴上转动。在泵滚道内滚子沿着一段管的运动推动流体通过制管。若干确定泵送速率的相关联的因素包括制管的尺寸和弹性质量，以及由泵滚子所施加压缩速率。泵制管被放置到滚道中并且通常借助夹具、法兰或固定装置固定。用于蠕动泵的同义词是滚子泵、管泵和软管泵。

由蠕动泵所产生的流体的流量是以下变量的函数：1)滚子组件的角速度和2)容纳在由两个连续的滚子所产生的压缩所限定的制管内的流体体积。泵滚道内的泵制管的内径增大使得制管的每个周期压缩所泵送的流体体积增大。传统的蠕动滚子制管包括：入口端；中央泵送分段，所述中央泵送分段与滚子相互作用；和出口端。用于肿胀性渗入(tumescent infiltration)的蠕动泵的示例是Klein Pump(HKSurgical，inc.，2004年10月由Klein所提交的美国专利公开No.2004/0213685)。

蠕动泵系统的总体功能功效取决于泵的滚子组件和泵制管二者的结合。在总体性能和可靠性方面，泵制管至少与泵马达和滚子壳体一样重要。

肿胀局部麻醉(TLA)：是利多卡因(≤1克每升)和肾上腺素(≤1毫克每升)与碳酸氢钠(每升毫克当量)在诸如生理盐水或乳酸盐林格溶液的晶体溶液中的非常稀释的溶液。肿胀抽脂术是用于总体上通过使用肿胀局部麻醉的局部麻醉进行抽脂术的外科手术。使用TLA的肿胀抽脂术远远比在全身麻醉下进行的抽脂术更加安全。肿胀或者肿大指的是膨胀且坚硬的状态。肿胀抽脂术可以包括将若干升的肿胀局部麻醉渗入到皮下脂肪的目标区域中。除了总体上通过局部麻醉所执行的大体积抽脂术，TLA的外科手术应用包括不断增加的不同的治疗方案。例如，对于具有较大的隐静脉的症状性静脉曲张的患者，不能在没有将肿胀局部麻醉渗入较大的隐静脉的静脉周隔间中的情况下安全地执行静脉内激光切除(EVLA)。因为肿胀流体用作冷源以及局部麻醉剂，所以TLA保护解剖结构上与隐静脉相邻的神经和动脉，使其不会受到热损伤。TLA是较大的隐静脉的静脉内激光切除的重要方面。不断增加的复杂的治疗性的(非美容性的)外科手术现在总体上通过使用TLA的局部麻醉实现，由此避免全身麻醉的风险。例如，对于老年患者来说(老年患者的心肺状态使他们难以使用全身麻醉)，对于总体上使用局部麻醉进行的乳房切除术(Carlson GW.Totalmastectomy under local anesthesia：the tumescent，Breast J.11：100-2，2005)，以及总体上使用局部麻醉进行的锁骨下动脉盗血综合症(subclavian steal syndrome)的动脉外科手术(Mizukami T，Hamamoto M，Tumescent local anesthesia for a revascularization of acoronary subclavian steal syndrome，Ann Thorac Cardiovasc Surg.13：352-4，2007)，现在采用TLA。在所有这些TLA的临床应用中，外科医生使用蠕动泵实现肿胀局部麻醉的渗入。为了避免手术部位感染(SSI)，重要的是当在外科手术装置中使用蠕动制管时蠕动制管是消过毒的并且是一次性的。

蠕动泵典型地采用机械系统，所述机械系统用于在滚子转动期间将管牢固地保持在适当的位置中，所述机械系统包括若干运动部件，例如夹具、附装法兰、连接支架、或者附装到金属连接器、塑料连接器或玻璃连接器的特殊固定装置，所述金属连接器、塑料连接器或玻璃连接器顺序地连结到制管的分段并且将制管保持在相对于滚子组件壳体的固定的位置。某些泵设计采用夹持机构，所述夹持机构设计成挤压管并且通过管的卷曲变形而将管保持在适当的位置。需要一种简化的滚子组件壳体设计，用于将蠕动管固定在滚子组件壳体内，所述滚子组件壳体没有运动部件，而是仅有除了滚子组件以外的两个部件，并且所述滚子组件壳体保护人的手指免于受伤并且保护滚子组件以防由于遇到外部物体或外来物体而被破坏。

发明内容

本发明的一个方面涉及蠕动泵，并且更具体地，涉及具有用于简化和帮助以安全的方式装载和卸载制管的装置的蠕动滚子泵。本发明包括两个相互依赖的创新技术，所述两个相互依赖创新技术涉及蠕动泵的制管和滚子组件壳体。具有止动件元件的泵制管的简化设计允许制管自动地固定在滚子组件壳体内并且伴随有与泵滚子精确地对准。滚子组件壳体的简化设计具有仅两个部件并且没有运动部件，然而滚子组件壳体相对于滚子自动地对准新颖的泵制管，在没有夹具或连接构件的情况下保持制管。这也趋向于防止管插入过程期间由于手指缠住而受到伤害，并且防止泵操作期间滚子受到损坏。

蠕动泵系统包括弹性体的泵制管和滚子泵。泵制管具有泵送分段和入口分段。入口分段具有入口分段外径。泵送分段具有小于入口分段外径的泵送分段外径。滚子泵具有滚子组件和滚子组件壳体。滚子组件布置在滚子组件壳体内并且与滚子组件壳体内的泵送分段接合。滚子组件壳体具有穿过滚子组件壳体形成的入口空隙。入口空隙限定小于泵送分段外径的入口空隙内径。入口空隙适于摩擦地接收入口分段，以将泵制管与滚子组件对准，并且减缓泵制管进入滚子组件壳体中的纵向运动。

根据多种实施例，入口分段沿着泵送分段的一段长度可以具有恒定的壁厚。泵送分段沿着泵送分段的一段长度可以具有变化的壁厚。入口分段外径沿着泵送分段的一段长度可以是恒定的。泵送分段外径沿着泵送分段的一段长度可以是变化的。泵制管还可以具有出口分段，其中泵送分段布置在入口分段和出口分段之间，出口分段与泵送分段接合。出口分段可以具有沿着出口分段的一段长度恒定的出口分段外径。出口分段可以具有与泵送分段外径相同的出口分段外径。入口分段可以具有较宽部分和较窄部分，其中该较宽部分布置在较窄部分和泵送分段之间。入口分段外径可以布置在较宽部分处。较窄部分的外径可以小于入口分段外径。较窄部分的外径可以与出口分段的外径相同。较宽部分的壁厚可以大于泵送分段的壁厚。入口分段可以包括围绕制管圆周地布置的止动件环。止动件环限定入口分段外径。止动件环可以是圆环面状的。入口分段可以包括围绕制管圆周地布置的半管状分段。半管状分段限定入口分段外径。泵送分段和入口分段可以由单个连续材料件形成。

制管可以是单次使用的、消过毒的、一次性的塑料制管，所述塑料制管具有医疗应用和其它的商业应用、工业应用、实验室应用以及临床应用。

在一个实施例中，制管可以被挤出成为具有一体的止动件元件的单个部件，由此消除了多个组成部分。在另一个实施例中，泵制管可以具有两个内径(ID)不同的功能性泵送分段，使得较大的内径可以用于以相对较高的速率泵送较大的体积，并且较小的内径可以用于精确且精细地缓慢泵送相对较小的体积。

本发明的一个方面公开了一种简化的蠕动滚子泵系统，所述简化的蠕动滚子泵系统包括相关的新颖的泵制管和新颖的滚子组件壳体。蠕动滚子泵包括两个不同的重要元件：泵制管和泵压头组件，所述泵制管和泵压头组件一起足以用于泵送作用。

本发明的具有创造性的泵制管可以包括一段弹性体制管，所述一段弹性体制管具有入口分段、止动件分段、被泵滚子压缩的泵送分段、以及出口分段。止动件元件是制管的元件，所述制管的元件具有大于滚子组件壳体700的入口空隙Gi(参见图7)的内径的外径。止动件元件的功能是紧贴地楔入入口空隙Gi内，由此使制管相对于滚子定位和对准，并且防止制管由于由滚子施加在制管上的矢量力而移动或轻易地移动通过泵压头组件。存在有制管和止动件元件的多种实施例，以下将详细地说明这些实施例中的某些。

所公开的泵压头组件包括滚子组件壳体和滚子组件(参见图6-8)。不是本发明的一部分的滚子组件可以是标准滚子组件，例如Watson-Marlow的泵型号为313和314的滚子组件。Watson-Marlow泵压头组件具有标准化的附装板(不是本发明的一部分)，所述标准化的附装板永久地固定到泵马达壳体并且允许滚子组件壳体可拆卸地附装到泵壳体组件。

有创造性的滚子组件壳体可以制造成为两个可附装的但不可运动的部件：后部滚道部件和前部入口坡道部件。有创造性的制管可以制造成为单个部件。有创造性的设计降低了制造过程的复杂性和成本，并且提高了安全性。如果并且仅仅如果制管元件和滚子组件壳体元件二者同时被认为是独特的单个实体，则制管元件和滚子组件壳体元件具有功能性和创造性。

本文讨论的所有方面应用到本技术领域中目前已知的或者将来开发的蠕动泵送的应用。

制管的壁厚可以是恒定的或可变的。制管的外径可以是恒定的或可变的，并且制管的内径可以是恒定的或可变的。

新颖的滚子组装壳体消除了多个现有技术的滚子泵所需要的多个部件，并且提供了更安全且更简单的用于在滚子和泵滚道之间插入制管的方法。提供了一种用于将管装置插入滚子泵压头组件中的方法，其中，制管具有非弹性的远端鲁尔连接器和用于将IV袋(IV-bag)和弹性体的泵制管连接起来的非弹性的近端IV袋尖状物(spike)。

因为尖状物和鲁尔连接器二者都具有外径，所述外径大于蠕动滚子组件壳体内的滚子和滚子滚道之间的最小空隙，如果尖状物和鲁尔连接器被拖曳到滚子组件中，则尖状物和鲁尔连接器将被压碎或者尖状物和鲁尔连接器将破坏滚子组件。

附图说明

参照以下说明和附图将更好地理解本文所公开的多种实施例的这些和其它特征和优点，其中在所有附图中相同的附图标记表示相同的部件，并且在附图中：

图1A是具有单个过渡分段的蠕动滚子泵管的透视图，其中剖切线指示管的局部纵向剖视图；

图1B是图1A的管的局部剖视图，其中剖切线指示在出口分段的水平处的横向剖视图图1C、具有变化的壁厚的过渡分段的横向剖视图图1D、包括具有恒定的壁厚和可变的外径的过渡分段的泵送分段的横向剖视图图1E、以及入口分段的横向剖视图图1F；

图1G是具有止动件元件S和滑动的止动件元件SS的管组件100的透视图，其中滑动的止动件环101位于在凸出的鲁尔锁连接器192附近的出口分段190的远端上。剖切线1I指示剖视图图1I，图1I示出围绕出口分段190松弛地配合的滑动止动件环101；

图1H示出了围绕滑动止动件元件SS紧贴地配合的滑动止动件环101，其中剖切线1J指示剖面图图1J，并且1K指示放大图图1K；

图2A是具有两个过渡分段的蠕动滚子泵管的纵向剖视图，其中剖切线指示在出口分段的位置处的横向剖视图图2B、在包括具有恒定的壁厚和可变的外径的过渡分段的泵送分段的位置处的横向剖视图图2C和图2D、以及在入口分段的位置处的横向剖视图图2E。图2B中所示的壁厚明显厚于图2E中所示的壁厚；

图3A是蠕动滚子泵管的纵向剖视图，所述蠕动滚子泵管沿着其整个长度具有恒定的壁厚，并且具有两个过渡分段，其中剖切线指示在出口分段的位置处的横向剖视图图3B、在包括具有可变的外径的过渡分段的泵送分段位置处的横向剖视图图3C和图3D、以及在入口分段的位置处的横向剖视图图3E；

图4A是具有由两个过渡分段形成的单个隆起分段的蠕动滚子泵管的透视图，所述隆起分段用作止动件元件，其中剖切线指示管的纵向剖视图图4B；

图4B是图4A的管的纵向剖视图，示出了止动件元件446，所述止动件元件446具有可以恒定的内径且在隆起分段内具有可以恒定的壁厚或者逐渐增大的壁厚，还示出了在出口分段的位置处的横向剖视图图4C和在隆起分段的位置处的横向剖视图4D；

图5A是没有过渡分段的、包括简单的圆柱形管的蠕动滚子泵管的透视图，示出了单个隆起分段，所述隆起分段用作位置546处的止动件元件，还示出了指示管的纵向剖视图图5B的剖切线、在图5C的出口管的位置处的横向剖视线、在图5D的泵送分段的位置处的横向剖视线、以及在图5E的止动件元件的位置处的横向剖视线；

图6A是滚道后盖720的前部至后部的视图，示出了滚子组件600的相对位置。图6B是具有管坡道712的前盖710的后部至前部的视图，示出了滚子组件600的相对位置。图6C是现有技术的滚子组件的平面图，其中剖切线指示纵向剖视图6E。图6D是现有技术的滚子组件的侧视图；

图7A是滚子组件壳体700以及现有技术的附装板730的透视图，其中剖切线指示中间的剖视图图7B。图7C示出了710和720的剖视图。图7D示出了出口空隙Go；

图8A示出了滚道后盖720的透视图；

图8B示出了前盖710的透视图；

图8C是滚子组件壳体700的侧视图，示出了位于内部的滚子组件600以及现有技术的附装板730的虚拟视图；

图8D是图8C的分解图；

图9A是插入滚子组件壳体700中的泵制管100的出口分段190的一部分的透视图，其中剖切线指示中线的剖视图图9AX。图9B是插入滚子组件壳体700中的泵制管100的出口分段190的一部分的透视图，其中剖切线指示中线的剖视图9BX。图9C是插入滚子组件壳体700中的泵制管100的出口分段140的一部分的透视图，指示楔入入口空隙Gi中的止动件元件146，其中剖切线指示中线的剖视图9CX；

图10是附装到泵马达壳体1000的滚子组件壳体700的透视图；

图11A、11B和11C是由1988年8月30日发布的名称为“Peristaltic Pump Header”的美国专利4,767,289所公开的现有技术的视图；

图12A和12B是由Montoya等人于1994年8月30日公开的名称为“Self Regulating Blood Pump with Controlled Suction”的美国专利5,342,182所公开的现有技术的视图。

具体实施方式

以下将说明用于蠕动滚子泵制管和滚子组件壳体的改进设计的示例性实施例。以下解释提供了具体的细节，用于全面理解这些实施例的启用说明。本领域的技术人员将应当理解，可以在没有这些细节的情况下实施本发明。在其它情况下，还没有示出或者详细地说明众所周知的结构和功能，以便避免使实施例的说明不必要地变得不清楚。

除非上下文清楚地要求，否则贯穿说明书和权利要求书，词语“包括”、“包含”和类似词语将解释为与排外的意思或详尽的意思相反的包括的意思；即，“包括，但不限于”的意思。使用单数或复数的词语也分别包括复数个或单数个数量。另外，词语“本文”、“以上”、“以下”以及类似意思的词语在本申请中使用时将涉及整个申请而不是本申请的任一特定部分。当权利要求书使用与两个或更多项目的列表相关的词语“或者”时，该词语覆盖以下词语的全部解释：列表中的术语中的任一个术语，列表中的全部术语，以及列表中的术语的任何组合。

图1是蠕动滚子泵管组件100的透视图，其中示出了指示图1B的管的局部纵向剖视图的剖切线、附装到制管入口129的IV袋尖状物128、和附装到制管出口191的凸出的鲁尔锁连接器(Luer lockconnector)192。这种单件的弹性体的泵制管110包括入口分段130、泵送分段140、过渡分段150和出口分段190。图1A中所示的实施例具有单个过渡分段150。

入口分段130可以具有任意的壁厚(WT)和外径(OD)，所述外径(OD)完全大于更远端的制管分段140、150和190的最大外径。泵送分段140可以沿着其整个长度具有恒定的壁厚，所述壁厚优选地是空隙Grr的大小的一半，所述空隙Grr的大小是在滚道的凹入表面与滚子泵装置的泵滚子的表面之间的空隙的最小距离，如图7B中所示。过渡分段150和近端部分出口分段190的主要长度必须具有严格小于滚子滚道空隙Grr的大小的一半的壁厚。此外，分段140和150的整个长度以及出口分段190的近端部分的主要长度必须具有严格小于滚子组件壳体的入口空隙Gi和出口空隙Go(图7D中所示)的外径的外径。

泵制管110的泵送分段140位于入口分段130和出口分段190之间。泵送分段140是插入到泵滚道中并且被泵滚子周期性地压缩的分段。泵送分段140对蠕动滚子泵管组件100的泵送效率负责。泵送分段140的内径(ID)越大，蠕动滚子泵管组件100的每个周期压缩所喷射的流体体积将越大。

泵制管110的入口分段130是泵制管110的近端或真空分段。入口分段130内的流体压力相对较低。流体从贮存源流入入口分段130，经由近端进入泵制管110中，并且通过由蠕动滚子泵管组件100所产生的负压向远端抽吸。

泵制管110的出口分段190是制管的远端分段或压力分段。出口分段在近端被泵制管110的泵送分段限定。流体通过由蠕动泵滚子所产生的正压推动而从泵送分段140流入出口分段190。

如本文所使用的那样，术语止动件装置或元件S(其功能在图1A、1B、7A和9C中示出)是环绕入口制管分段130的点的无形的圆周环线，并且是使得S具有大于滚子组件壳体的入口空隙Gi的内径(ID)的直径(Ds)。此外，止动件元件S位于制管110上的与制管分段140、150和190接近的第一点处，所述第一点处的外径严格大于滚子组件壳体的入口空隙Gi的内径(ID)。

在管装载处理过程中，具有小于Gi的内径的外径的出口分段190的一段近端部分通过顶部空隙Gt手动地插入并且推入到滚子组件壳体中，继而向下通过侧面空隙Gs，并且然后，滚子马达缓慢地沿着向前的方向转动，通过滚子转动所施加的矢量力拉动制管穿过入口空隙Gi并且穿过滚子组件壳体的出口空隙Go(未示出)出来。当止动件元件S的较大的直径Ds与滚子组件壳体的入口空隙Gi的较小内径相遇时，与止动件元件S接近的制管紧贴地楔入入口空隙Gi中，由此将滚子制管110牢固地保持在适当的位置中并且使滚子制管110的泵送分段相对于滚子对准。

图1B是管组件100的局部剖视图，其中多条剖切线指示在出口分段190(图1C)的水平处的横向剖视图、具有变化的壁厚的过渡分段150的横向剖视图(图1D)、具有恒定的壁厚和可变的外径的泵送分段140的横向剖视图(图1E)、以及具有恒定的外径和恒定的壁厚的入口分段130的横向剖视图(图1F)。

图1G示出了具有环状或圆环面状的滑动止动件环101的制管组件100，所述滑动止动件环101位于远端出口分段190上并位于鲁尔连接器192附近。滑动止动件环101的内径等于管110上的指定为滑动止动件元件点SS的点处的外径，所述止动件元件点SS位于泵送分段上并且是止动件元件S的远端。SS处的外径严格小于S处的外径。滑动止动件环101的位置可以沿着朝向点SS的大箭头的方向运动。剖切线1I指示出口分段190的剖视图，在所述剖切线1I处滑动止动件环101围绕出口分段190松弛地配合。

图1H示出了制管组件100的制管110，其中滑动止动件环101位于泵送分段140的近端上并且紧贴地配合在点SS处。SS处的外径严格地小于止动件元件S处的外径。剖切线1J指示泵送分段140以及紧贴地配合的滑动止动件元件101的剖视图。

图1H中还示出了位于止动件环101上的滑动止动件元件101S。滑动止动件元件101S是环绕滑动止动件环的远端部分的点的无形的圆周环线，并且使得101S具有等于止动件元件S的直径Ds的内径(Ds)。剖切线1J指示在点SS和滑动止动件环101处的图1H的剖视图。

剖切线1J是在点SS和滑动止动件环101的水平处，其中内部构件是泵送分段140的剖视图，外部构件是滑动止动件环101的剖视图。

图1K是图1H的详细的放大图，示出了S和SS以及滑动止动件环101上的滑动止动件元件101S的相对位置。

如本文所使用的那样，管的外径(OD)是与圆管的外表面叠合的圆的直径。如本文所使用的那样，管的内径(ID)是具有圆形横截面的管的内腔的直径。泵制管110的泵送分段140的内径是确定在蠕动泵的一个360度的循环中所泵送的流体体积的重要因素。对于任何给定的滚子转动速率，流体流量通过使用具有最大的管内径的管而最大化。为了实现更高的泵精度，本领域的技术人员应当在泵滚子以相对较高的速率转动的情况下使用具有较小的内径的制管。

如本文所使用的那样，壁厚(WT)是泵制管110的截面的壁的厚度。用于制管的泵送分段140的壁厚典型地是滚子和滚子滚道之间的最小距离的至少一半。

图2A示出了滚子泵制管的另一个实施例200的局部剖视图，所述滚子泵制管防止将制管以错误的方式或翻转地插入到滚子泵压头组件中。所示出的为指示出口分段290的水平处的制管的剖视图图2B、泵送分段240的水平处的制管的剖视图图2C、制管101上具有最大外径的点244处的制管的剖视图、以及入口分段230的水平处的制管的剖视图图2E。壁厚沿着泵送分段240是恒定的。近端的入口开口是219，并且远端的出口开口是291。

为了能够将制管的分段插入滚子组件壳体中，分段的壁厚不大于顶部空隙Gt的宽度的一半，参见图9A。例如，如果出口分段290的壁厚小于顶部空隙Gt的宽度的一半，则分段290配合在顶部空隙Gt内，并且因此可以插入通过Gt并插入到滚子滚道和滚子之间的空间中，所述空间称为图7B中的滚子滚道空隙Grr。另一方面，如果管的分段(诸如入口分段230)的壁厚超过顶部空隙Gt的宽度的一半，则不能将入口分段230插入到滚子组件壳体中。

在诸如体外血液循环的某些情况下，如果滚子泵制管沿着错误的方向插入滚子组件壳体中使得可能从患者泵送血液而不是给患者泵送血液(参见Parrott等人的1988年8月30日公开的美国专利4,767,289)，则会给患者带来严重的伤害。为了防止这种错误，制管被制造成使得入口分段的壁厚超过顶部空隙Gt的宽度的一半，而出口分段的近端部分的壁厚严格小于顶部空隙Gt的宽度的一半。因而如果入口分段130的壁厚严格大于顶部空隙Gt的宽度的一半，则130的壁厚将会太大，并且阻止130插入通过Gt。换言之，防止管组件沿着错误的方向或翻转的方向插入滚子组件壳体700(图9A)中。

图3A例示出了滚子泵制管的又一个实施例300以及止动件元件S的大致位置。在这个设计中，壁厚在制管的整个长度上都是恒定的，同时剖切线指示出口分段330的剖视图图3B、泵送分段340的剖视图图3C、出口分段390的剖视图图3E。剖切线3D指示制管300上的最大外径的大致位置344，如图3D中所示。

图4A是简化的蠕动制管的又一个实施例的透视图，其中入口分段430和出口分段490具有相同的半径尺寸。剖切线4B指示纵向剖视图(图4B)。止动件元件S位于分段460上，所述分段460在制管挤出处理期间形成为管外径的局部的扩大部。图4B示出了管400的纵向剖视图，其中管400的内径沿着入口分段430、泵送分段440和出口分段490的整个长度是基本恒定的且相等的。具有扩大的外径的中央定位的分段460通过挤出处理形成以提供止动件元件S。剖切线4C指示出口分段490的剖视图(图4C)。剖切线4D指示分段460的剖视图(图4D)。具有扩大的外径的分段460具有扩大的壁厚和等于管的所有其它分段的内径的内径。在可替代的实施例中，具有扩大的外径的分段460的内径大于管的所有其它分段的内径。

图5A是管组件500的透视图，所述管组件500是本发明的又一个实施例。管组件500由诸如硬度计60PVC的适当的弹性体材料构造成，并且包括单个均匀的管501以及额外的外圆周半管状分段561，所述外圆周半管状分段561提供用作止动件元件S的局部扩大的外径。制管501被再分成入口分段530、泵送分段540和出口分段590。

剖切线5B指示管500的纵向剖视图5B。剖切线5C指示入口分段530的剖视图(图5C)。剖切线5D指示管501的泵送分段540的水平(level)处的剖视图(图5D)。剖切线5E指示分段560的水平处的管组件500的剖视图5E。外圆周半管状分段561的内径等于501的外径，其中管状分段561被纵向地切开，继而被打开，然后围绕管501卷绕，并且最终被粘结在适当的位置。

图6A是泵滚子装置的滚道后盖720或者滚子组件壳体700(图7A)的前部至后部(从前到后)的视图，示出了与滚子组件600相关的滚道714。图6B是滚子组件壳体700(图700A)的前盖的后部至前部(从后到前)的视图，示出了与滚子组件600相关的管坡道712。图6C、图6D和6E表示现有技术的蠕动滚子组件600，所述蠕动滚子组件600被包含在本发明中。图6D是滚子组件的侧视图。图6C示出600的正视图，其中剖切线6E指示剖视图图6E。这些视图示出了滚子610、滚子轴660、中心轴650、滚子支架620和球轴承滚道组件640。

滚子组件600可以总体上涉及并且可以包括圆柱滚子、穿过滚子的轴、固定滚子轴的支架、主轴的球轴承以及主轴的组合组件，支架围绕所述主轴转动并且所述主轴可转动地连接到泵马达。例如，参见图6A、6B和6C。

滚子组件壳体700可以总体上涉及并且可以包括滚子滚道和相关联的结构部件，所述相关联的结构部件将滚子组件与法兰和附装构件牢固地保持和容纳在一起，所述法兰和附装构件将制管牢固地保持在适当的位置并且相对于滚子对准。滚子组件壳体还可以包括门组件，所述门组件打开以允许在滚子滚道和滚子组件之间插入制管，并且所述门组件关闭以防止滚子组件损坏并且保护操作员的手指以防受到伤害。

图7A是滚子组件壳体700的入口侧的透视图，并且图7D是滚子组件壳体700的出口侧的透视图，其中剖切线7B指示剖视图7B，图7B示出了滚子组件600和滚子组件壳体700之间的空间关系。滚子组件壳体仅包括两个部件：管坡道前盖710和滚道后盖720。附装板730将700可拆卸地附装到马达组件壳体1000(图10)，并且附装板730是现有技术而不是本发明的一部分。图7C是图7B的放大图，其中为了清楚而去除了滚子组件600和附装板730。前盖710和滚道后盖720之间的拓扑或几何关系产生了一组相互连接的开口或空隙，所述一组相互连接的开口或空隙包括顶部空隙Gt、侧面空隙Gs、入口空隙Gi、出口空隙Go、滚子滚道空隙Grr和管坡道712，所述一组相互连接的开口或空隙允许进行将泵管插入、对准和固定在700内而同时不需要运动部件的唯一过程。值得注意的是，这个有创造性的滚子泵壳体700虽然仅包括两个部件710和720，但是没有运动部件。然而，具有图1A、2A、3A、4A、5A所示的止动件元件以及滚子组件壳体700的有创造性的泵制管的任一个实施例都能够实现有效且安全的蠕动泵功能，而同时最小化制造成本。将在以下对图9A的讨论中详细地说明将泵制管插入滚子组件壳体700中的过程。

图8A是滚子组件壳体700(图7A)的滚道后盖720的透视图，示出了滚道714。图8B是滚子组件壳体700(图7A)的前盖710的透视图，示出了管坡道712。前盖710和后盖720通过任何适当的装置，例如借助螺母和螺栓(未示出)或者通过将两个部件粘结在一起而附装起来。图8C示出了滚子组件壳体700以及滚子组件600的内部位置的侧视图。图8D是图8C的分解图，并且意欲进一步例示滚子组件600和滚子组件壳体700的前盖710和滚道后盖720这两个构成部件之间的空间关系。图8C、图8D提供了顶部空隙Gt、侧面空隙Gs、入口空隙Gi和管坡道712的视图。

图9A、9B和9C是在将泵送制管100插入到滚子组件壳体700的过程中的三个顺序阶段的滚子组件壳体700和泵送制管100的透视图。图9AX、9BX和9CX是通过图9A、9B和9C中的剖切线AX、BX和CX指示的图9A、9B和9C的相应的剖视图。

图9A和图9AX示出了与滚子组件壳体700的顶部平行地定位的泵管100，其中泵管100的出口分段190纵向地定位在顶部空隙Gt的开口内。如果190的壁厚小于顶部空隙Gt的宽度的一半，则出口分段190可以沿着图9A中所示的粗箭头方向被轻轻地拉入到Gt中。将管100插入并且适当地定位在滚子组件壳体700中的过程的第一阶段包括：致动滚子组件使滚子组件缓慢转动，以便使轻柔的矢量力沿着虚线箭头方向施加到制管上，与此同时操作员同时地将出口分段190向下拉入到顶部空隙Gt中并且沿着作为前盖710的一部分的管坡道712向下拉向管100在滚子滚道空隙Grr内的工作位置。滚子滚道空隙Grr是滚道714和滚子组件600的滚子610之间的空间。滚子组件壳体700是滚道后盖720和前盖710这两个部件的组件。

图9B和9BX示出了泵管100的出口分段190，所述出口分段190已经被向下拉动到侧面空隙Gs中并且沿着粗箭头的大致方向朝向入口空隙Gi拉动，而同时转动滚子沿着虚线箭头方向拉动制管通过滚子组件壳体700。

随着制管被拉动通过滚子组件壳体700，出口分段190离开700，而同时泵送分段140和入口分段130被拉向滚子组件壳体700的入口空隙Gi。同时，随着沿着前盖710的管坡道712向下拉动管100，也能够朝向作为后盖720的一部分的滚道714和滚子滚道空隙Grr向后拉动管100。

图9C和9CX示出了泵管100，所述泵管100已经被拉入到它的在滚子组件600的滚子610和后盖720的滚道714之间的滚子滚道空隙Grr内的工作位置。当泵管100上的止动件元件S到达入口空隙Gi时，止动件元件S紧贴地楔入到入口空隙Gi的孔口中。在止动件元件S紧贴地定位在入口空隙Gi内的情况下，管组件100的泵送分段140适当地定位在滚子滚道空隙Grr内并且被牢固地固定在滚子组件壳体700内。在入口分段的近端连接到流体的贮存源(未示出)的情况下，滚子组件的连续转动产生使流体穿过制管组件100并流出制管组件100的远端出口端的有效蠕动泵送作用。

图10示出了马达组件壳体1000，其中滚子组件壳体700借助附装板730附装到泵马达壳体1001。

图11A、11b和11C示出了Parrott等人(美国专利4,767,289)所公开的现有技术的视图，所述专利公开了复杂的蠕动管10和一种用于体外血液循环的蠕动泵20，所述复杂的蠕动管10利用两组四个为一组的同心管来构造压力控制阀34和单向流量阀36，以便在制管无意地沿着错误的方向插入泵中的情况下防止沿着错误的方向泵送血液。相比之下，本发明的第二实施例(参见图2A)设计成使得不能沿着错误的方向插入制管。

Parrott的现有技术专利参考公开了蠕动泵制管，所述蠕动泵制管不是单件的连续制管，而必须是入口制管26和出口倒钩软管附装件66的组合，所述入口制管26借助入口倒钩软管附装件56连接到泵制管10，所述出口倒钩软管附装件66将泵制管10连接到出口制管90。诸如56和66的蠕动管附装构件使制造过程变得更复杂和昂贵，并且具有在高压下泄漏的趋向。相比之下，本发明所公开的蠕动制管的所有实施例通过连续的挤出构造，这消除了管连接器，简化了制管组件和消毒处理，并且消除了附装构件之间的流体泄漏的风险。

Parrott的现有技术专利参考看起来公开了一种用于将泵管10固定在蠕动泵壳体20内的方法，其依靠一对管夹具TC(Parrott未说明)并且也依靠压力阀壳体56的较大直径的刚性制管和与泵管10的较小直径的柔性中心部分相关的单向流量阀壳体62之间的外径差异。较大直径的压力阀壳体管56和较小直径的中心管分段30之间的台阶(step-off)60在管夹具TC已经夹持较小直径的中心管分段30之后帮助将泵管10相对于泵壳体20固定在适当的位置。类似地，较大直径的压力阀壳体管62和较小直径的中心管分段30之间的台阶64在管夹具TC已经夹持较小直径的中心管分段30之后帮助将泵管10相对于泵壳体20固定在适当的位置。Parrott没有讨论将泵管10放置在管夹具TC中的方法和装置。基于简单的几何和基本的拓扑考虑因素，必须有这样的装置，即，所述装置打开夹具TC，将管10插入在两个半圆形卡爪SJ(Parrott未说明)之间，并且继而围绕管10关闭夹具TC。Parrott也没有说明用于打开和关闭夹具TC并且防止夹具无意地打开和无意地释放泵制管10的机构。相比之下，本发明的主要权利要求之一是这样的一种新颖的方法，即，所述新颖的方法为：将泵送制管插入到滚子组件壳体中并且将泵制管牢固地固定在滚子组件壳体中(以下将详细地说明)，使得滚子泵壳体没有运动部件。

图12A和12B示出了由Montoya(美国专利5,342,182)所公开的现有技术的视图，所述专利公开了“设有可变的横截面宽度”的制管38，所述制管38设计成“最小化总泵装填(prming)体积”。Montoya的制管具有恒定的壁厚和可变的制管宽度。这种制管设计确实需要辅助的连接器和辅助装置40(所述辅助的连接器和辅助装置40典型地是夹具或其它众所周知的机构)来将泵管30附装到供给管53和出口管55，并且这种制管还需要锚固机构60，所述锚固机构60包括多个部件以将制管附装到滚子组件壳体并且使管38定向以及防止管移动。

Montoya所描述的具有可变的横截面内径和可变的外径的制管包括填充区域118、填充区域118的端部处的恒定宽度的中间段119、具有减小的宽度的平滑宽度的过渡分段120、减小的或较窄的恒定宽度段121、以及最后的管38的出口区域122。Montoya的制管38的扩大的或最大的外侧分段意在于被位于滚子组件壳体(未示出)内的滚子36压缩。Montoya(美国专利5,342,182，第7栏第21行至28行)阐述了“而且，有利的是维持入口区域118的开始部分处的相对较窄的横截面，其中引入滚子36恰好在该开始部分处开始捕集填充区域中的流体，从而允许较低的张力来封闭(occlude)并保持填充压力。否则，更多的流体可能会滑动越过滚子而没有被向前泵送。因此，填充区域118没有制成与制管38的最宽部分一样宽”。相比之下，在本发明中，制管的具有最大外径的分段必须总是位于滚子组件壳体的外侧，在该外侧该分段可以从不被滚子压缩并且在该外侧该分段的主要功能是用作帮助使制管与滚子对准且防止制管移动通过泵的止动件。因而，虽然Montoya的管和本发明具有稍微相似的几何形状，但是Montoya的管和本发明的相应的功能完全不同且不相关。

下面描述一种适当的用于执行上述蠕动泵系统的泵装置。该蠕动泵系统可以包括泵压头组件，所述泵压头组件是HK Surgical泵压头(可以与Watson-Marlow 313D互换，因为它使用相同的附装板和相同的滚子组件)。在诸如Watcho-Marlow 313D或314D泵压头的3个或4个滚子蠕动泵压头的情况下，滚子制管110可以具有1.6mm或2.4mm的壁厚。总体上总尺寸可以具有3英寸至5英寸的高度、9英寸的宽度和13英寸的深度。蠕动泵系统可以具有多种安装选择，例如具有防滑脚垫的台面支架或者可安装的IV柱。蠕动泵系统可以构造成在任何位置(直立、侧放、倒放)操作。可以预期的是，壳体相对容易打开和关闭，以操作泵部件来修理和检查。可以通过诸如AC电流和/或有效的可充电电池的多种装置为泵提供电力。泵马达可以是止动马达(stop motor)并且可以是双向的。控制接口可以控制泵的方向。在这个方面中，控制接口可以包括模拟的控制接口(例如旋钮调节盘)和/或数字的控制接口(例如LCD触摸屏)。适当的泵流量可以是从0ml/min到800ml/min至1000ml/min。可听到的指示音可以用于指示泵速率和脉冲持续时间。在连续模式中，蜂鸣声的速率可以与蠕动滚子的转动速率相互关联。在脉冲模式中，当泵马达被致动并且泵送时使用连续的可听到的音调。连续的可听到的音调具有可变的音调，其中音调的频率(Fz)的音高(pitch)与泵滚子的转动速率成正比地变化。对于所有听觉指示器都可以设置音量控制。可以设置多种安全特征部件。可以设置安全切断开关，当壳体打开时所述安全切断开关被致动。可以设置用于较低的电池电量的警报。可以设置当流体流动已经停止时例如当IV袋空了的时候报警的警报。

泵可以具有多种泵控制器。“插入-制管”按钮可以在将制管插入到泵压头组件期间控制滚子以较低的速率连续地转动。“去除-制管”按钮可以沿着相反的方向控制滚子。“泵-准备好”按钮可以被压住以在制管插入之后使泵制管准备好(用流体填充制管并且清除制管的气泡)。可以为风箱致动器开关设置两个气动连接端口，以容纳优选地位于容易接近的表面(在前控制面板附近)上的远程脚踏板开关。可以设置额外的气动连接端口，以用于高敏感性的气动风箱开关致动器。泵致动器可以具有若干操作模式。可以有“持续压力”模式，其中只要风箱被压缩，泵就操作。可以有“单选按钮”模式，其中泵借助于初始压缩启动并且借助于第二次压缩停止。可以有“触发器”模式，其中初始压缩使泵启动了预定的有限持续时间(持续时间可以由用户选择)。可以有“气体散播(gas peddle)”模式，其中滚子转动速率取决于施加到风箱开关的压力程度。泵马达可以具有多种流动模式。可以有“连续流动”模式，其中流体流动是连续的。可以有“脉动流动”模式，其中流体流动是脉动的。可以包括打开/关闭开关、设定连续的泵送作用的泵送持续时间的控制器、和指定相继的脉冲之间的中断持续时间的控制器。

本文所提供的教导可以应用到其它系统，而并不一定是本文所述的系统。上述多种实施例的元件和作用可以组合以提供其它的实施例。所有上述专利和申请以及其它参考文献，包括可能在所附存文件张中列举出的任何专利和申请和其它参考文献，都全部通过参考包含于此。如果必要的话，可以修改本发明的多个方面，以便使用上述多种参考文献的系统、功能和概念，从而提供本发明的又一些实施例。

根据上述具体实施方式，可以对本发明进行这些和其它改变。虽然上述说明详述了本发明的某些实施例并且说明了预料到的最佳模式，但是不管文中如何详细地说明，本发明可以以多种方式实施。系统的细节在其实施细节方面可以大幅度地变化，同时仍然被本文所公开的本发明覆盖。

在描述本发明的某些特征或方面时所使用的特定术语不应当被认为是意味着该术语在本文中被重新定义成被限制成与所述术语相关联的本发明的任何具体特征、特性或方面。通常，所附权利要求书中所使用的术语不应当被解释为将本发明限制到本说明书中所公开的具体实施例，除非上述具体实施方式部分明确地定义这些术语。因此，本发明的实际范围不仅包含所公开的实施例，而且也包含实行或实施本发明的所有等同方式。

本发明的实施例的上述详细说明并不意在于是详尽的或者将本发明限制成以上公开的精确形式或者将本发明限制到本公开中所提及的特定使用领域。如本领域的技术人员将认识到的那样，虽然以上为了例示的目的说明了本发明的具体的实施例和用于本发明的示例，但是能够在本发明的范围内进行多种等同修改。而且，本文提供的发明教导可以应用到其它系统，而不必是上述的系统。上述多种实施例的元件和作用可以组合以提供其它的实施例。

所有上述专利和申请以及其它参考文献，包括可能在所附存文件张中列举出的任何专利和申请和其它参考文献，都全部通过参考包含于此。如果必要的话，可以修改本发明的多个方面，以便使用上述多种参考文献的系统、功能和概念，从而提供本发明的又一些实施例。

根据上述“具体实施方式”，可以对本发明进行改变。虽然上述说明详述了本发明的某些实施例并且说明了预料到的最佳模式，但是不管文中如何详细地说明，本发明可以以多种方式实施。因此，实施细节可以大幅度地变化，同时仍然被本文所公开的发明覆盖。如上所述，在描述本发明的某些特征或方面时所使用的特定术语不应当被认为是意味着该术语在本文中被重新定义成被限制成与所述术语相关联的本发明的任何具体特征、特性或方面。

通常，所附权利要求书中所使用的术语不应当被解释为将本发明限制到本说明书中所公开的具体实施例，除非上述具体实施方式部分明确地定义这些术语。因此，本发明的实际范围不仅包含所公开的实施例，而且也包含实行或实施本发明的所有等同方式。

虽然以下以某些权利要求的形式呈现本发明的某些方面，但是本发明人预料到任何数量的权利要求形式的本发明的多种方面。因此，本发明人在提交该申请之后保留添加额外的权利要求的权利，以继续这些用于本发明的其它方面的额外的权利要求的形式。

以示例的方式而不是限制的方式给出上述说明。考虑到上述公开内容，本领域的技术人员可以设计处于本文所公开的本发明的精神和范围内的变型方案。另外，本文所公开的实施例的多种特征可以单独地使用或者彼此以变化的组合方式使用，并且将不意在于被限制到本文所述的的特定组合。因而，权利要求的范围将不受所例示的实施例的限制。

Claims (16)

1.一种蠕动泵系统，所述蠕动泵系统包括：

弹性体的泵制管，所述泵制管具有泵送分段和入口分段，所述入口分段具有入口分段外径，所述泵送分段具有小于所述入口分段外径的泵送分段外径；和

滚子泵，所述滚子泵具有滚子组件和滚子组件壳体，所述滚子组件布置在所述滚子组件壳体内，并且在所述滚子组件壳体内与泵送分段接合，所述滚子组件壳体具有穿过所述滚子组件壳体形成的入口空隙，所述入口空隙限定小于所述泵送分段外径的入口空隙内径，所述入口空隙能够摩擦地接收所述入口分段，以将所述泵制管与滚子组件对准，并且减缓所述泵制管进入所述滚子组件壳体中的纵向运动。

2.根据权利要求1所述的蠕动泵系统，其中，所述入口分段沿着所述泵送分段的一段长度具有恒定的壁厚。

3.根据权利要求1所述的蠕动泵系统，其中，所述泵送分段沿着所述泵送分段的一段长度具有变化的壁厚。

4.根据权利要求1所述的蠕动泵系统，其中，所述入口分段外径沿着所述泵送分段的一段长度是恒定的。

5.根据权利要求1所述的蠕动泵系统，其中，所述泵送分段外径沿着所述泵送分段的一段长度变化。

6.根据权利要求1所述的蠕动泵系统，其中，所述泵制管还具有出口分段，其中所述泵送分段布置在所述入口分段和所述出口分段之间，所述出口分段与所述泵送分段接合。

7.根据权利要求6所述的蠕动泵系统，其中，所述出口分段具有沿着所述出口分段的一段长度恒定的出口分段外径。

8.根据权利要求6所述的蠕动泵系统，其中，所述出口分段具有与所述泵送分段外径相同的出口分段外径。

9.根据权利要求6所述的蠕动泵系统，其中，所述入口分段具有较宽部分和较窄部分，其中所述较宽部分布置在所述较窄部分和所述泵送分段之间，所述入口分段外径布置在所述较宽部分处。

10.根据权利要求9所述的蠕动泵系统，其中，所述较窄部分的外径小于所述入口分段外径。

11.根据权利要求10所述的蠕动泵系统，其中，所述较窄部分的外径与所述出口分段的外径相同。

12.根据权利要求9所述的蠕动泵系统，其中，所述较宽部分的壁厚大于所述泵送分段的壁厚。

13.根据权利要求1所述的蠕动泵系统，其中，所述入口分段包括围绕所述制管圆周地布置的止动件环，所述止动件环限定所述入口分段外径。

14.根据权利要求13所述的蠕动泵系统，其中，所述止动件环是圆环面状的。

15.根据权利要求1所述的蠕动泵系统，其中，所述入口分段包括围绕所述制管圆周地布置的半管状分段，所述半管状分段限定所述入口分段外径。

16.根据权利要求1所述的蠕动泵系统，其中，所述泵送分段和所述入口分段由单个连续材料件形成。

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