CN104161670A - 混合装置、混合管和药液注入系统 - Google Patents

混合装置、混合管和药液注入系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及混合装置、混合管和药液注入系统。混合装置包括：旋流生成室；第一流入开口，所述第一流入开口用于将第一药液沿平行于旋流的中心轴线的方向导入所述旋流生成室中；第二流入开口，所述第二流入开口用于将第二药液导入所述旋流生成室中，以便产生具有比所述第一药液的比重低的比重的第二药液的旋流；流出开口，所述流出开口用于排出混合好的药液；和变窄室，所述变窄室设置在所述旋流生成室与所述流出开口之间并具有朝所述流出开口连续变窄的空间，其中，所述第一流入开口可由与所述旋流生成室独立的部件制成，或者所述混合装置的位于流出开口侧的端部可具有与所述流出开口共轴且内径大于所述流出开口的内径的开口。

Description

混合装置、混合管和药液注入系统
本申请是申请日为2011年3月28日、发明名称为“混合装置、混合管、药液注入系统和药液混合方法”、申请号为201180017710.X的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及能混合两种药液的混合装置、具有所述混合装置的混合管、具有所述混合装置并能注入混合好的药液的药液注入系统、和药液混合方法。
背景技术
目前，医用透视成像设备的示例包括CT(计算机断层扫描)扫描器、MRI(磁共振成像)设备、PET(正电子发射断层扫描)设备、超声波诊断设备、CT血管造影设备、MR血管造影设备、静脉成像设备和其他设备。当使用这些设备时，为了获得清晰的图像等，将比重或粘度不同的多种药液注入患者体内。为此，例如，当注入造影剂和生理盐水时，使用具有两个注射器的药液注入设备。
当以这种方式注入造影剂和生理盐水时，将管连接到两个注射器中的每一个，并经由T形接头将两个管连接。因此，造影剂和生理盐水在接合部中接合在一起并经穿刺到患者血管中的留置针注入患者体内。例如，专利文献1中的图2公开了T形接头45A。
专利文献1:日本专利申请特开No.2009-247404
发明内容
然而，当使用T形接头时，造影剂和生理盐水在注入前可能不会良好地混合。更具体地，由于造影剂和生理盐水的比重和粘度不同，所以在T形接头中合流的两种药液可能被分离成两层，亦即，具有高比重的一层造影剂和具有低比重的一层生理盐水。
结果，在具有高比重的药液层与具有低比重的药液层相接触处的表面中，亦即，在二维平面中，这两种药液平面地混合。然而，具有高粘度的造影剂不太可能与具有低粘度的生理盐水混合，并且因此，分离成两层的造影剂和生理盐水可能按原样注入。应注意，在以下描述中，上述平面地混合被称为二维混合。
当注入少量造影剂和生理盐水时，注入时间短，并且因此，造影剂和生理盐水合流并混合所用的时间短。因此，可能无法实现充分的混合。当药液在分离成两层的状态下被注入时，所注入的造影剂的浓度可能根据场所而不同。结果，由透视成像设备拍摄的图像可能发生不均匀。这种图像不均匀可能使得难以确定病变区域，并且可能使得难以使血管清晰地成像。
为了解决这一问题，可存在预先使造影剂和生理盐水混合的方法。然而，待注入的造影剂的量对于每个患者都是不同的。因此，预先使造影剂和生理盐水混合的方法需要进行针对每次成像独立地使造影剂和生理盐水混合的操作。此外，当造影剂和生理盐水被混合时，混合好的药液可能受到污染。
为了解决上述问题，根据本发明的混合装置包括：适合于产生旋流的旋流生成室；第一流入开口，其适合于沿平行于所述旋流的中心轴线的方向将第一药液导入所述旋流生成室中；第二流入开口，其适合于将第二药液导入所述旋流生成室，以便在所述旋流生成室中产生具有比所述第一药液比重低的比重的第二药液的旋流；流出开口，其适合于排出所述第一药液和所述第二药液的混合好的药液；和变窄室，其设置在所述旋流生成室与所述流出开口之间并具有朝所述流出开口连续变窄的空间。
此外，根据本发明的混合管包括：与所述第一流入开口连通的第一管；与所述第二流入开口连通的第二管；与所述流出开口连通的第三管；和所述混合装置。
此外，根据本发明的药液注入系统包括：药液注入设备，其具有头部和连接到所述头部的控制器，充填有所述第一药液的第一注射器和充填有所述第二药液的第二注射器安装在所述头部上；和所述混合管，其连接到所述第一注射器和所述第二注射器。
此外，根据本发明的药液混合方法包括：产生第二药液的旋流；沿平行于所述旋流的中心轴线的方向导入第一药液；将所述第一药液和所述第二药液引导到朝流出开口连续变窄的空间中，以使所述第一药液与所述第二药液发生碰撞；和使所述第一药液和所述第二药液的混合好的药液从所述流出开口排出。
根据本发明，多种药液能够在注入时以期望浓度被均匀和有效地混合而不需要单独进行作为独立操作的混合操作。此外，即使少量药液也能以高混合效率混合。因此，本发明能发挥防止由透视成像设备拍摄的图像发生不均匀的效果。
附图说明
[图1]图1是药液注入系统的透视图。
[图2]图2是连接有混合管的头部的透视图。
[图3]图3是混合管的透视图。
[图4]图4是连接有管的混合装置的透视图。
[图5]图5是混合装置的透视图。
[图6]图6是连接有管的混合装置的纵向截面示意图。
[图7]图7是混合装置的示意性纵向截面图。
[图8]图8是连接有管的混合装置的横向截面示意图。
[图9]图9是混合装置的横向截面示意图。
[图10]图10是混合装置内部的纵向示意图。
[图11]图11是混合装置内部的横向示意图。
[图12]图12示出了在沿着图10的线XII-XII的截面中的涡旋的旋回速度轮廓。
[图13]图13示出了在沿着图10的线XIII-XIII的截面中的涡旋的旋回速度轮廓。
[图14]图14是通过利用混合装置使混合状态成像而获得的一系列图像。
[图15]图15是通过利用T形接头使混合状态成像而获得的一系列图像。
[图16]图16是第一实施例中的混合装置的纵向截面示意图。
[图17]图17是第二实施例中的混合装置的纵向截面示意图。
[图18]图18是第三实施例中的混合装置的纵向截面示意图。
[图19]图19是第四实施例中的混合装置的纵向截面示意图。
具体实施方式
图1是本发明中具有混合装置1的药液注入系统100的透视图。药液注入系统100包括用于将药液例如造影剂注入患者体内的药液注入设备200(注入器)、被安装在药液注入设备200上的第一注射器201和第二注射器202、以及连接到第一注射器201和第二注射器202的混合管300。此外，透视成像设备(未示出)连接到药液注入系统100的主单元212。当药液被注入时以及当拍摄图像时，各种数据在透视成像设备与药液注入系统100之间被发送和接收。
药液注入设备200包括头部210和经头部缆线211连接到头部210的主单元212，第一注射器201和第二注射器202被安装在所述头部上。主单元212经电源缆线218连接到电源(未示出)。应注意，在图1中，第一注射器201和第二注射器202被收容在注射器保护外壳中。位于第一注射器201和第二注射器202的前端的导管部从注射器保护外壳露出。
第一注射器201被充填有具有高比重的药液，而第二注射器202被充填有具有低比重的药液。在本示例中，第一注射器201被充填有造影剂，而第二注射器202被充填有生理盐水。第一注射器201和第二注射器202可为已被预先充填有药液的预充填式注射器或从药液袋抽吸药液的抽吸式注射器。
造影剂的具体示例包括具有240mg/ml的碘浓度的造影剂(例如，在37摄氏度下具有3.3帕·秒的粘度和1.268至1.296的比重)、具有300mg/ml的碘浓度的造影剂(例如，在37摄氏度下具有6.1毫帕·秒的粘度和1.335至1.371的比重)和具有350mg/ml的碘浓度的造影剂(例如，在37摄氏度下具有10.6毫帕·秒的粘度和1.392至1.433的比重)。此外，生理盐水的具体示例包括在20mL生理盐水中包含180mg氯化钠的生理盐水(例如，在20摄氏度下具有0.9595毫帕·秒的粘度和1.004至1.006的比重)。
头部210被可旋转地保持在置于地面上的活动支撑底座216上的支撑杆217的上部上。因而，头部210能旋转至头部210的前端侧(安装有第一注射器201和第二注射器202的一侧)面对地面的位置和头部210的后端侧(未安装第一注射器201和第二注射器202的一侧)面对地面的位置。
控制台213具有触摸屏并经缆线连接到手动开关214。控制台213起到控制器的作用。控制台213经控制台缆线215连接到主单元212并经主单元212以及缆线215和211连接到头部210。主单元212经头部缆线211连接到头部210。当药液被注入患者体内时，操作员操作触摸屏以输入注入速度、注入量、注入时间、患者的身体数据例如体重、与药液的类型有关的数据等。
与操作模式(注入协议)有关的数据、与药液有关的数据和其他数据被初步存储在控制台213中。控制台213根据所输入的数据和预先存储的数据来计算最佳注入条件。然后，控制台213基于所计算出的注入条件而确定待注入患者体内的药液的量和注入协议。
当确定好药液量和注入协议时，控制台213将预定数据或曲线等显示在触摸屏上。操作员确认所显示的数据或曲线等，然后按压触摸屏上的决定按钮以实际开始注入操作。当决定按钮被按压时，控制台213指示头部210开始注入药液。还通过按压手动开关213的按钮来开始注入。在手动开关214的按钮被按压的同时，注入继续进行。
图2是药液注入设备200的头部210和药液注入系统100的混合管300的透视图。安装在头部210上的第一注射器201和第二注射器202的每个头端都具有导管部。具有本发明的混合装置1的混合管300连接到导管部。此外，混合管300经柔性管105、分支管(未示出)、导管毂(catheter hub)104等与导管103连通。在图2中，第一注射器201和第二注射器202被收容在注射器保护外壳的内侧。
位于第一注射器201和第二注射器202的前端的导管部从注射器保护外壳露出。第一注射器201的导管部连接到混合管300的第一管301。此外，第二注射器202的导管部连接到混合管300的第二管302。
此外，柱塞(未示出)被安装在第一注射器201和第二注射器202上。第一注射器201和第二注射器202在安装有相应柱塞的情况下被固定在注射器保护外壳上。注射器保护外壳由注射器夹具固定在头部210上。
此外，头部210包括两个注射器迫压器(未示出)。每个注射器迫压器都与被安装在第一注射器201和第二注射器202上的柱塞的接合部相接合，以操作成迫压柱塞进出。当药液被吸入时，用于填充的抽吸管被安装在位于第一注射器201和第二注射器202前端的导管部上，以经抽吸管从药液袋供给药液。此时，注射器迫压器使柱塞向前移动至注射器的前端部，然后使柱塞沿着第一注射器201和第二注射器202的轴向向后移动至柱塞的后端部。
当药液被注入时，混合管300被安装在位于第一注射器201和第二注射器202前端的导管部上。然后，注射器迫压器使柱塞沿第一注射器201和第二注射器202的轴向前进。这使造影剂从第一注射器201被压出并使生理盐水从第二注射器202被压出。两个注射器迫压器中的每一个都可被分开驱动或者可被同时驱动。
被压出的造影剂和生理盐水流入混合管300的混合装置1中并在混合装置1中混合。然后，造影剂和生理盐水的混合好的药液经导管103被注入患者的血管中。
在药液注入前，为了排泄空气的目的而进行灌注(priming)。存在几种灌注方法。用生理盐水和造影剂的药液中的一种充填混合管300。具体地，首先，从第一注射器201压出造影剂，以使用造影剂充填第一管301直到混合装置1。接下来，从第二注射器202压出生理盐水，以使用生理盐水充填第二管302、混合装置1、第三管303和从第三管303至导管103的管线。结果，在空气排出的情况下用药液充填了混合管300和从混合管300至导管103的整个药液管线。
另外，存在另一种方法。首先，从第一注射器201压出造影剂，然后，从第二注射器202压出生理盐水。然后，同时从第一注射器201和第二注射器202压出药液。此外，存在另一种方法。首先，从第二注射器202压出生理盐水，然后，从第一注射器201压出造影剂，以用药液充填整个药液管线。
除上述方法外，存在另一种方法。首先，从第二注射器202压出生理盐水，然后，从第一注射器201压出造影剂。然后，同时从第一注射器201和第二注射器202压出药液。此外，从一开始，同时从第一注射器201和第二注射器202压出药液，以用药液充填整个药液管线。
图3是具有本发明中的混合装置1的混合管300的透视图。混合管300包括连接第一注射器201和混合装置1的第一管301、连接第二注射器202和混合装置1的第二管302、以及连接柔性管105和混合装置1的第三管303。具有高比重的药液通过第一管301，具有低比重的药液通过第二管302，并且混合好的药液通过第三管303。在本示例中，第一管301、第二管302和第三管303是柔性管。然而，这些管可为刚性管。
第一管301具有连接到第一注射器201的前端处的导管部的第一连接部304。第二管302具有连接到第二注射器202的前端处的导管部的第二连接部305。第三管303具有连接到柔性管105的第三连接部306。第一连接部304、第二连接部305和第三连接部306通过螺纹连接、粘合等连接。
此外，第一管301或第二管302上可设置有单向阀。该单向阀能防止药液等向第一注射器201侧或第二注射器202侧回流。
图4和5是本发明中的混合装置1的透视图。图4示出了与第一管301、第二管302和第三管303连接的混合装置1。图5示出了未与这些管连接的混合装置1。
本示例中的混合装置1包括作为用于产生旋流的旋流生成室2的第一室和作为用于使旋流在轴向上集中的变窄室3的第二室。本示例中的旋流生成室2具有圆筒状外形和圆柱状内部空间。本示例中的变窄室3具有漏斗状外形和与旋流生成室2的内部空间共轴的圆锥状内部空间。
旋流生成室2的横向截面形状可为圆、椭圆和由曲线组成的其他各种形状。例如，旋流生成室2可形成为狭窄形状，以使得越接近变窄室3，旋流生成室2的前部就越狭窄。这种情况下，旋流生成室2的内表面和变窄室3的内表面形成为相对于旋流生成室2的圆锥形空间的中心轴线以相同的斜度倾斜的一个表面。此外，旋流生成室2的狭窄形状可以这样的方式构成：变窄室3的内表面相对于旋流生成室2的中心轴线的斜度大于旋流生成室2的内表面相对于旋流生成室2的中心轴线的斜度。
在图5中，用箭头表示混合好的药液的流动方向A。在旋流生成室2的中心沿流动方向A的上游位置，设置有连接到第一管301以便沿流动方向A延伸的圆筒状第一导管部4。同样，在旋流生成室2的中心沿流动方向A的上游位置，设置有连接到第二管302的圆筒状第二导管部5。此外，在变窄室3的中心沿流动方向A的下游位置，设置有连接到第三管303的圆筒状第三导管部6。
被供给具有高比重的药液的第一导管部4与旋流生成室2的第一流入开口14(图7)连通。因此，第一导管部4设置在沿流动方向A的上游侧和旋流生成室的前方的外侧端面11A的中央处。另外，排出混合好的药液的第三导管部6以这样的方式设置在流出开口16的端部处：第三导管部6的中心线与第一导管部4的中心线一致，亦即，两导管部彼此是共轴的。
同时，被供给具有低比重的药液的第二导管部5与旋流生成室2的第二流入开口15连通。因此，第二导管部5设置在旋流生成室2的外部的弯曲侧面上并沿具有圆形截面的旋流生成室2的圆周的切线方向延伸。更具体地，本示例中的第二导管部5设置在从旋流生成室2的圆柱状空间的中心轴线移位至旋流生成室2的周缘侧的位置。由此，产生了从第二导管部5供给的具有低比重的药液的旋流。
在本示例中，从第一导管部4供给造影剂并从第二导管部5供给生理盐水。然后，造影剂和生理盐水在旋流生成室2和变窄室3中混合。然后，造影剂和生理盐水的混合好的药液从第三导管部6排出。
旋流生成室2可具有允许在从第二导管部5至变窄室3的空间中形成适当容积的任何尺寸，只要在其中产生涡旋。因此，如果从第二导管部5至变窄室3的空间具有充分的容积，则第二导管部5可设置在旋流生成室2的中央附近。即使在这种情况下，第二导管部5也设置在旋流生成室2的侧面上并沿旋流生成室2的圆周的切线方向延伸。
图6和7是本发明中的混合装置1的纵向截面示意图。具体地，图6和7是沿着第一导管部4、旋流生成室2、变窄室3和第三导管部6的中心线的纵向截面示意图。应注意，为了描述的目的，沿着中心线的截面中未出现的部分由虚线表示。图6示出了与第一管301、第二管302和第三管303连接的混合装置1，而图7示出了未与这些管连接的混合装置1。
旋流生成室2具有作为形成圆柱状空间的圆周内表面的弯曲内表面17。第二流入开口15沿弯曲内表面17的圆周的切线方向延伸。这使从第二流入开口15供给的药液产生旋流。变窄室3设置在旋流生成室2与流出开口16之间并具有朝流出开口16连续变窄的狭窄形状。此外，变窄室3具有朝流出开口16倾斜的内表面18并与旋流生成室2连通以便形成漏斗状的空间。结果，所产生的旋流在涡旋的中心轴线方向上集中。
被供给造影剂的第一导管部4经第一流入开口14与旋流生成室2连通。这允许通过第一流入开口的具有高比重的药液沿平行于具有低比重的药液的旋流的中心轴线的方向被导入旋流生成室2中。换言之，具有高比重的药液沿平行于旋流生成室2的旋流的圆柱状空间的中心轴线的方向被导入。被供给生理盐水的第二导管部5经第二流入开口15与旋流生成室2连通。这允许生理盐水被导入旋流生成室2中，以便使旋流生成室2中产生旋流。
第二导管部5沿与旋流生成室2的中心轴线交叉的方向延伸。此外，旋流生成室2在图中用虚线表示的边界C处与变窄室3的大径侧开口12连通。变窄室3经小径侧开口13与流出开口16连通。在本示例中，第二导管部5沿正交于旋流生成室2的中心轴线的方向延伸，但第二导管部5可沿倾斜于旋流生成室2的中心轴线的方向延伸。
在本示例中，第一流入开口14的中心线、旋流生成室2的中心线、变窄室3的中心轴线和流出开口16的中心线与图中用虚线表示的直线B(混合装置1的中心线)重叠。由于所述构件是共轴地布置的，所以混合装置1中产生的涡旋的各向同性提高。因此，所述空间中能平稳和均匀地产生涡旋，由此提高了混合效率。
第一管301被结合在第一导管部4的内侧所形成的第一接纳部21中。第三管303被结合在第三导管部6的内侧所形成的第三接纳部23中。应注意，第一管301和第三管303可分别与第一接纳部21和第三接纳部23螺纹连接。
在具有低比重的药液具有低流速的情况下，当注入开始时药液流可能与混合装置1中保持停滞的具有高比重的药液发生碰撞，这可能衰减旋流的惯性力。当惯性力被衰减时，旋回强度不足并且短时间内不能产生涡旋。或者，所产生的涡旋需要长的时间来生长，直到涡旋的流速变得充分高。因此，药液混合效率降低。
鉴于这一点，在本示例中，图中用虚线表示的第二流入开口15的内径被设定为比第一流入开口14的内径窄。简而言之，第二流入开口15——经该第二流入开口供给具有低比重的药液——比第一流入开口14——经该第一流入开口供给具有高比重的药液——窄。更具体地，第二流入开口15的内径形成为第一流入开口14的内径的大约三分之二至三分之一。例如，当第一流入开口14的内径为1.5mm时，第二流入开口15的内径为1mm至0.5mm。
因而，当药液在预定压力下被注入时，从具有小截面积的第二流入开口15供给的具有低比重的药液的流速比从具有大截面积的第一流入开口14供给的具有高比重的药液的流速高。应注意，本发明并不限于具有低比重的药液的流速比具有高比重的药液的流速高的构型，而是可应用于两流速相同的构型。这种情况下，例如，第二流入开口15的内径与第一流入开口14的内径相同。
在本示例中，旋流生成室2的内径和变窄室3的大径侧开口12的内径为7.5mm，并且变窄室3的小径侧开口13的内径和流出开口16的内径为1.5mm。另外，变窄室3的倾斜内表面18相对于变窄室3的中心轴线以15度倾斜。此外，在图7中用箭头表示的平行于旋流生成室2的中心轴线的流动方向A上，旋流生成室2的长度为7.5mm并且变窄室3的长度为11.2mm。
应注意，这些尺寸仅为其示例，并且本发明中的混合装置1的尺寸并不局限于这些。例如，变窄室3的倾斜内表面18可构造成使得越接近流出开口16，变窄室3的内部空间就以轴对称的形式变得越窄。旋流生成室2与变窄室3之间的边界C处的角度能平滑地变化。这是因为在角度发生大的变化的部分也就是角部中将出现阻力。
可在本发明中的混合装置1的内表面上进行亲水化处理。亲水化处理能防止气泡在放气时附着在混合装置1的内表面上。亲水化处理方法的示例包括等离子处理、臭氧处理、电晕放电处理、辉光放电处理、紫外线照射处理等。可对旋流生成室2的弯曲的内表面17、旋流生成室2前方的内侧端面11B和变窄室3的倾斜内表面18中的至少一个表面进行亲水化处理。
图8和9是本发明中的混合装置1的横向截面示意图。更具体地，图8和9是沿着第二导管部5的中心线的截面示意图，亦即沿正交于图中用虚线示意性地表示的旋流生成室2的中心轴线D的方向的截面示意图。为了描述的目的，在沿着第二导管部5的中心线的截面中未出现的部分用虚线表示。图8示出了与第二管302连接的混合装置1，而图9示出了未与第二管302连接的混合装置1。
生理盐水所供给到的第二管302被结合在第二导管部5的内侧所形成的第二接纳部22中。第二导管部5沿旋流生成室2的圆周的切线方向延伸。第二导管部5布置成从旋流生成室2外部的弯曲侧面延续。因此，第二流入开口15沿着旋流生成室2的弯曲内表面17的形状成弯曲形状开口。应注意，第二管302可与第二接纳部22螺纹连接。
参见图10和11，将重点描述利用了在本发明中的混合装置1中产生的旋流的混合。在以下描述中，利用了混合装置1中产生的旋流的混合过程被称为螺旋流。在图10和11中，实线箭头表示作为具有高比重的药液的造影剂流，并且虚线箭头表示作为具有低比重的药液的生理盐水流。图11中的虚线圆D示意性地表示旋流生成室2的中心轴线的位置。
经第一管301从第一注射器201供给的造影剂作为用箭头E表示的射流经具有小内径的第一流入开口14进入旋流生成室2。射流的动量如箭头F所示在旋流生成室2的外周方向上扩散。简而言之，造影剂流在旋流生成室2的外周方向上扩散。
经第二管302从第二注射器202供给的生理盐水经第二流入开口15被引导到旋流生成室2的弯曲内表面17，并且如箭头G所示作为旋流沿着弯曲内表面17旋回。然后，生理盐水的旋流被引导到变窄室3中并且在旋流的中心轴线方向上集中(轴向集中)。该涡旋称为Rankin涡旋并且能将旋流的惯性力集中在涡旋的旋转轴线附近。
图12示意性地示出了在沿着图10的线XII-XII的截面中的涡旋的旋回速度轮廓。竖直轴线表示旋流的流速并且在与水平轴线的交点处的值为0。这意味着在竖直方向上离原点越远，旋流的速度就越高。水平轴线表示距混合装置1的中心线的距离并且与竖直轴线的交点在混合装置1的中心线上。简而言之，这意味着在水平方向上离原点越远，离混合装置1的中心线就越远。
图13示意性地示出了在沿着图10的线XIII-XIII的截面中的涡旋的旋回速度轮廓。与图12一样，竖直轴线表示旋流的流速并且水平轴线表示距混合装置1的中心线的距离。
从图12和图13之间的比较可理解，变窄室3中的旋流的流速的峰值比旋流生成室2中的旋流的流速的峰值更接近混合装置1的中心线。这是因为旋流在涡旋的中心轴线方向上也就是混合装置1的中心线的方向上集中。越接近混合装置1的流出开口16，旋流的流速最大的位置就越接近混合装置1的中心线。
如图10所示，造影剂的射流在旋流生成室2中与生理盐水的旋流发生碰撞。然后，旋流开始形成旋回运动以便夹卷来自周围的射流。此后，随着向变窄室3前进，旋流的旋回强度的峰值经过以便从旋流生成室2的外周侧接近混合装置1的中心轴线。然后，射流被引导并夹卷到具有集中的旋回强度的旋流的涡旋中心。
这向作为具有高粘度的流体的造影剂施加了强旋转力，并因此产生离心力。结果，造影剂在旋流生成室2的外周方向上溅泼。在注入过程中连续形成这种流动结构。结果，混合装置1中的整个流场中发生紊流。随后，造影剂和生理盐水的混合好的药液流在变窄室3中被整流。然后，整流后的混合好的药液从流出开口16被供给到第三管303。
造影剂和生理盐水的混合好的药液被引导到朝流出开口16连续变窄的变窄室3中，并且均具有不同矢量的两种流体彼此发生积极碰撞。这允许造影剂被夹卷到涡旋中心并在旋流生成室2的外周方向上连续溅泼。结果，整个流场中发生紊流并且造影剂和生理盐水被有效地混合。
造影剂的射流沿平行于生理盐水的旋流的旋转轴线的方向被导入。结果，旋流和射流彼此发生积极碰撞。因而，产生作为具有高比重和高密度的流体的造影剂的紊流，并且造影剂能在混合装置1中在三维上被有效地混合。结果，与二维混合相比混合效率显著提高。在以下描述中，这种立体混合被称为三维混合。
即使对于少量造影剂和生理盐水，也能在数十毫秒内产生涡旋。因此，根据利用了本发明的混合装置1的螺旋流动，造影剂和生理盐水能在短时间内混合并且能可靠地混合少量造影剂和生理盐水。结果，本发明能发挥防止图像发生不均匀的效果。
本发明的混合装置1能在造影剂和生理盐水的合计流量为0.6至10mL/s的宽泛条件下发挥高于T形接头的混合效率。此外，混合装置1能在造影剂的流量高于生理盐水的流量的条件下、例如在造影剂的流量为生理盐水的流量的四倍的条件下，或者在短注入时间的条件下、例如在注入时间为五秒的条件下，发挥高混合效率。
图14是通过利用本发明中的混合装置1实际使造影剂和生理盐水的混合状态成像而获得的一系列图像。图15是通过利用T形接头使造影剂和生理盐水的混合状态成像而获得的一系列图像。在每个图像的右上角以秒为单位示出了经过时间。
图14和15中的一系列图像通过激光诱导荧光(LIF)法拍摄。更具体地，首先，使荧光色素(若丹明B)与造影剂混合。然后，利用Nd：YLF激光(具有532nm的波长)来产生荧光色并以1：1的比例注入造影剂和生理盐水。流量为3ml/s。
利用高速摄像机以每秒500帧使混合状态成像。将所拍摄的图像转换为单色图像。因此，图14和15中呈白色的部分为造影剂流并且呈黑色的部分为生理盐水流。因而，通过跟踪荧光色素来使混合程度可视化。
如从图14可理解的，在利用本发明中的混合装置1的螺旋流动的情况下，造影剂和生理盐水通过三维混合而在数十毫秒内几乎完全混合。因此，从流出开口16排出的混合好的药液未被分离成两层并呈白色和云状。同时，在利用图15中的T形接头的二维混合的情况下，生理盐水在T形接头的下游发散并且药液被分离成两层。因此，混合被限制在造影剂与生理盐水相接触的表面中。结果，从流出开口排出的药液黑白分明，这意味着未充分地进行混合。
参见图16，将描述本发明的第一实施例。对与上述示例中的部件相同的部件赋予相同的参考标号或符号，并且省略描述。
在图7的示例中，角部30包括旋流生成室2的弯曲内表面17和位于第一流入开口14侧的内侧端面11B。气泡易于附着在这种角部上。此外，角部中的角度变化越大，阻力增大得越多。鉴于这一点，在图16的第一实施例中，在旋流生成室2的弯曲内表面17与第一流入开口14侧的内侧端面11B之间形成有锥形部31。因而，气泡不易附着在旋流生成室2的内表面上并且能减小阻力。
参见图17，将描述本发明的第二实施例。对与上述示例中的部件相同的部件赋予相同的参考标号或符号，并且省略描述。
在图7中的示例中，在旋流生成室2与变窄室3之间的边界C处存在角部32。鉴于这一点，在第二实施例中，变窄部3的内表面具有流线形状并且在旋流生成室2与变窄室3之间的边界部分中设置有平滑弯曲面33。此外，在旋流生成室2的弯曲内表面17与第一流入开口14侧的内侧端面11B之间的边界中形成有弯曲部34。因而，气泡不易附着并且阻力减小。在图17的第二实施例中，在混合装置1的外部在旋流生成室2与变窄室3之间的边界也形成为平滑弯曲面。然而，与上述示例一样，旋流生成室2和变窄室3的外部的边界可形成为角部。
参见图18，将描述本发明的第三实施例。对与上述示例中的部件相同的部件赋予相同的参考标号或符号，并且省略描述。
在图7中的示例中，变窄室3具有漏斗状的外形，并且旋流生成室2具有圆筒状的外形。为了通过模制成型来制造具有不同外形的混合装置1，需要准备具有复杂形状的模具，这增加了制造成本。此外，当通过切割基材来制造混合装置1时，所切割的基材的量增加，并且因而制造时间长。
鉴于这一点，在图18的第三实施例中，旋流生成室2的外部的弯曲侧面一直延伸到变窄室3和第三导管部6。更具体地，旋流生成室2、变窄室3和第三导管部6共用弯曲侧面35。换言之，旋流生成室2、变窄室3和第三导管部6具有圆筒状外形。因此，当通过模制成型来制造混合装置1时，能使模具形状简化。此外，当通过切削基材来制造混合装置1时，能减少所切削的基材的量。
本发明中的混合管300可包括作为探测第一管301、第二管302、第三管303或混合装置1内侧的气泡的空气探测器的光学传感器、超声波传感器、电容传感器等。例如，当混合装置1的外部设置有空气探测器时，混合装置1的外表面上可形成有用于安装空气探测器的安装部。
参见图19，将描述本发明的第四实施例。对与上述示例中的部件相同的部件赋予相同的参考标号或符号，并且省略描述。
在图7的示例中，旋流生成室2、变窄室3、第一导管部4、第二导管部5和第三导管部6由同一个部件一体地制成。具有比旋流生成室2和变窄室3的内径窄的内径的第一流入开口14、第二流入开口15和流出开口16需要具有比旋流生成室2和变窄室3的强度高的强度。鉴于这一点，在图19的第四实施例中，具有第一流入开口14的第一导管部4、具有第二流入开口15的第二导管部5以及具有流出开口16的第三导管部6分别由均与旋流生成室2和变窄室3独立的部件36、37和38制成。
第一导管部4由独立部件36制成，第二导管部5由独立部件37制成，并且第三导管部6由独立部件38制成。因而，第一导管部4、第二导管部5以及第三导管部6能由具有比旋流生成室2和变窄室3的强度高的强度的材料制成。第一导管部4、第二导管部5以及第三导管部6能通过粘合、螺纹连接等连接到旋流生成室2和变窄室3。
本发明的第五实施例中的混合装置1可布置成使得混合装置1竖直向上或倾斜地布置，以使得流出开口16位于第一流入开口14下方。这种布置允许第一流入开口14、旋流生成室2和变窄室3的中心轴线平行于重力方向或倾斜于重力方向。换言之，第一流入开口14、旋流生成室2和变窄室3的中心轴线正交或倾斜于地面。混合好的药液的流动方向A(图7)定向在重力方向上。
因而，在混合装置1中，混合好的药液的流动方向A在重力方向上的定向增加了混合装置1中的混合好的药液的系统的轴对称。因此，即使待混合的药液极大地受比重影响，药液也能被有效地混合。更具体地，即使待混合的药液的比重相差很大或者即使待混合的药液由于待混合的药液具有小的惯性力(低旋回速度)而比较大地受比重影响，药液也能被有效地混合。
为了布置如上所述的混合装置1，可将混合装置1平行于重力方向固定在药液注入设备200上。另外，药液注入设备200与患者之间可插置有中继台，并且将混合装置1平行于重力方向固定在该中继台上。此外，第一管301和第二管302可为具有朝地面弯曲的形状的刚性管，并且混合装置1保持平行于重力方向。除以上外，可将第一管301和第二管302制造成足够长，以使得混合管300从药液注入设备200朝地面悬挂，并使混合装置1保持平行于重力方向。
可在本发明的范围内对混合装置1作出各种修改。例如，为了减少对所排出的药液的阻力，流出开口16的内径可大于第一流入开口14的内径。此外，为了保证充分的容积，可使旋流生成室2沿旋流生成室2的中心轴线的长度比变窄室3的长度长。
上述示例集中在混合造影剂和生理盐水这两种药液的情形上。然而，两种药液中的一种可为造影剂和生理盐水的混合好的药液，并且另一种可为生理盐水。这种情况下，代替造影剂，第一注射器201被充填有造影剂和生理盐水的混合好的药液。第二注射器202被充填有生理盐水。该混合好的药液的比重和粘度高于生理盐水。
已利用上述示例和各实施例描述了本发明，但本发明并不限于上述示例和各实施例的构型。本发明包括在权利要求书中要求保护的发明的范围内的本发明的部件的改型和等同于本发明的部件的构型。此外，上述示例和各实施例可适当地组合而不实质改变本发明的内容。
本申请要求2010年4月5日提交的日本专利申请No.2010-87017的优先权，该申请在此通过引用并入本文。

Claims (11)

1.一种混合装置，包括：
旋流生成室，所述旋流生成室适合于产生旋流；
第一流入开口，所述第一流入开口适合于将第一药液沿平行于所述旋流的中心轴线的方向导入所述旋流生成室中；
第二流入开口，所述第二流入开口适合于将第二药液导入所述旋流生成室中，以便在所述旋流生成室中产生比所述第一药液的比重低的第二药液的旋流；
流出开口，所述流出开口适合于排出所述第一药液和所述第二药液的混合药液；和
变窄室，所述变窄室设置在所述旋流生成室与所述流出开口之间并且具有朝所述流出开口连续变窄的空间，
其中，所述第一流入开口由与所述旋流生成室独立的部件制成。
2.一种混合装置，包括：
旋流生成室，所述旋流生成室适合于产生旋流；
第一流入开口，所述第一流入开口适合于将第一药液沿平行于所述旋流的中心轴线的方向导入所述旋流生成室中；
第二流入开口，所述第二流入开口适合于将第二药液导入所述旋流生成室中，以便在所述旋流生成室中产生比所述第一药液的比重低的第二药液的旋流；
流出开口，所述流出开口适合于排出所述第一药液和所述第二药液的混合药液；和
变窄室，所述变窄室设置在所述旋流生成室与所述流出开口之间并且具有朝所述流出开口连续变窄的空间，
其中，所述混合装置的位于流出开口侧的端部具有与所述流出开口共轴且内径大于所述流出开口的内径的开口。
3.根据权利要求1或2所述的混合装置，其中，所述旋流生成室具有圆柱状空间，并且所述变窄室具有圆锥状空间。
4.根据权利要求1或2所述的混合装置，其中，所述第一流入开口设置在所述旋流生成室前方的端面上，并且所述第二流入开口形成在所述旋流生成室的侧面上。
5.根据权利要求1或2所述的混合装置，其中，所述第二流入开口的内径小于所述第一流入开口的内径。
6.根据权利要求1或2所述的混合装置，其中，在所述旋流生成室的内侧，在所述旋流生成室前方的内侧端面与所述旋流生成室的内表面之间的边界部分中形成有锥形部。
7.根据权利要求1或2所述的混合装置，其中，在所述旋流生成室的内侧，在所述旋流生成室前方的内侧端面与所述旋流生成室的内表面之间的边界部分中形成有弯曲部。
8.根据权利要求1或2所述的混合装置，其中，所述变窄室的内表面具有流线形状。
9.根据权利要求1或2所述的混合装置，其中，所述第一药液为造影剂，并且所述第二药液为生理盐水。
10.一种混合管，包括：
与第一流入开口连通的第一管；
与第二流入开口连通的第二管；
与流出开口连通的第三管；和
根据权利要求1或2所述的混合装置。
11.一种药液注入系统，包括：
药液注入设备，所述药液注入设备具有头部和连接到所述头部的控制器，充填有第一药液的第一注射器和充填有第二药液的第二注射器安装在所述头部上；和
根据权利要求10所述的混合管，所述混合管连接到所述第一注射器和所述第二注射器。
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