CN104324917B - 球囊导管流体自动清除系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球囊导管流体自动清除系统，该系统包括弹簧驱动的泄压阀，所述泄压阀具有连接到流体腔用以接收流入的流体的入口，和一个用以排出流入的流体的出口。所述出口被流体连接到压力腔。该流体清除系统还包括机电压力开关和能用作压力释放阀的电控电磁阀。所述压力开关和所述电磁阀与所述压力腔流体连通。

Description

球囊导管流体自动清除系统
技术领域
本发明涉及导管系统，特别是，涉及一种球囊导管流体自动清除系统。
背景技术
典型的工业流体清除系统通常使用压力感应器(例如，压力开关、压力传感器，等等)来检测压力腔内的流体压力，然后直接从压力腔通过排放阀释放高压。这种典型的工业流体清除系统没有在压力传感器前放置泄压阀(relief valve)，因此使得其容易实现。但是，这种布置并不适用于医疗器械应用。具体来说，这两个组件的布局是十分关键的。如果这两个组件(压力传感器和排放阀)被安装在一个系统架构内，则需要一根很长的流体连接线。这会导致球囊腔的体积增加，使其更难于排空所捕获的空气。而在充盈球囊之前，排空球囊腔内部所有的空气是很关键的。否则，如果球囊破裂，空气会被导入到血管中。球囊腔体积加大会使得空气排空的过程更加费时而且困难。并且，球囊腔体积加大会需要更多的流体去充盈。因此，这种设置效率低，并且增加整个过程的时间。
直接在导管上安装压力开关和排气电磁阀会解决以上的问题，但是会使得整个组件操作起来非常繁琐。这样的布置会将摆来摆去的电子器件(其电线从导管延伸到清除系统)暴露在外面。同时，由于这两个器件是一次性的，所以这样的设置也很昂贵。
除了上面所述的问题，典型的工业排气系统在检测系统内的压力突变方面不够灵敏和快捷，因为压力传感器的检测/转换压力不得不设置在工作压力或者球囊的充盈压力以上。这是由两个因素(dynamics)造成的。第一，球囊腔的充压通常是手动的，这会导致产生的压力有波动。而在确定工作压力(即，球囊充盈压力)的时候，这种由于用户或设备误差而导致的波动/起伏需要被考虑进来。第二，压力传感器在其设定的点会有一个很宽的误差范围。在确定工作压力时，只能使用设定值的低端值，否则，系统可能会触发错误的警报。当综合考虑这两个因素时，工作压力必须低于压力传感器误差范围的下限减去用户可能导致的误差。而工作压力设在比压力传感器触发压力更小的值时，泄漏的气体需要更多的时间以在球囊内积累足够的体积，而后升高压力以达到压力传感器的检测/转换压力。这会延迟响应时间，使得系统在检测气体泄漏方面反应更为迟钝。但是，要提高系统性能又必须减少系统的响应时间。
在当今的市面上，并没有一种球囊导管流体自动清除系统。但是对于有可能释放气体或者外部的流体的进入到人体或者动脉血管的导管，却需要有这样一种流体自动清除系统。放置在人体内通过输送系统运送气体的导管有可能破裂并释放气体。覆盖住导管潜在泄漏部分的球囊组件可以被用来捕捉泄漏的气体。但是，这种球囊导管需要一个安全清除系统以释放积累起来的压力从而防止可能发生的损伤。球囊导管通常用盐水充盈到一个预定的工作压力。当外部流体泄漏进球囊腔时，其内部压力会增加。
一个电脑控制的自动清除系统是有必要的，因为手动的监测和清除系统不能提供可靠、一致和瞬时的响应以抵御异常的压力增加，特别是气体输送线路有气体泄漏的情况。高压气体能快速地充满一个小的球囊腔体，在短时间内导致压力显著的增加。而高压或者过压对病人是有害的，原因在于以下几个方面：
a.内部压力会增加对器件的压力，导致其膨胀。例如，球囊的过度充压，会将球囊充盈到比其预定的尺寸更大的尺寸。这可能导致病人的动脉血管壁延伸超出其弹性极限，造成永久性损伤。
b.过高的内部压力会造成对材料的压力达到其断裂点，在该点球囊破裂并释放出流体。
c.不需要的流体(如高压气体，制冷剂等)会释放到病人体内，导致损伤，甚至死亡。
d.破裂的球囊会对其周围的组织(如动脉血管壁)造成物理损伤。因为过高的压力会使球囊壁破裂，将撕破的材料向外挤压，并且进一步拉伸周围的管壁，导致损伤。
因此，更为重要的是测量压力而不是测量流率或者流体积聚程度。首先，测量压力可以实现对泄压阀上的泄漏进行实时检测。压力使得周围材料的内部受压增加，所以需要将其控制在一个安全的范围。其次，压力很容易用一个高精度且经济有效的压力开关进行检测。最后，检测压力是比检测流率/泄漏率或者流体积聚程度更经济有效，因为其不需要笨重且昂贵的流量计或者液位指示器。
发明内容
为了克服上述现有系统的缺陷，本发明的一个目的是提供一个球囊导管流体自动清除系统。
为了实现这些目的，本发明提供了一种流体清除系统，其包括弹簧驱动的泄压阀，所述泄压阀具有连接到流体腔的入口，用以接收流入的流体，还具有出口，流入的流体通过所述出口释放，所述出口与压力腔流体连通。所述的流体清除系统还包括机电压力开关和能用作压力释放阀的电控的电磁阀。所述机电压力开关和所述电磁阀与所述压力腔流体连通。本发明的流体清除系统可以和导管组件一同使用，所述的导管组件在邻近其远端具有球囊，流体腔被限定为邻近所述球囊。泄压阀与流体腔流体连通。
本发明的流体清除系统可以自动检测并将导管输送系统泄漏的气体和用于给球囊加压的液体从系统中清除。本发明的流体清除系统可以和其他产品和系统一同使用，如具有球囊包裹的远端的冷冻导管、冷冻消融导管和冷冻探头。
本发明的流体清除系统可以作为一个安全性特征用以：
a.将球囊内的工作压力维持在特定的水平以下(通过使用泄压阀)；
b.检测泄压阀上的异常压力升高/泄漏(通过使用压力开关)；
c.通过清除高压流体和释放压缩的流体以预防过压(通过使用电磁阀作为排放阀)；
d.与电脑控制系统交互以阻止流体进一步流入到球囊腔和/或导管输送管，同时将流入的流体清除出系统。
本发明通过在压力开关和排放阀前设置一个泄压阀，克服了典型的工业清除装置的缺陷。直接将泄压阀装到导管上能优化球囊腔的体积，从而在流体注入之前的球囊准备时间内不会发生变化。本发明同时提供了一个独立的流体清除管，其将泄压阀的出口连接到该机械系统的排空接头。在正常的操作模式下，该清除管是没有流体的。所述排空接头与系统构架内连接的压力开关和排气电磁阀是流体连通的。
直接将泄压阀安装到导管还有其他的好处。首先，根据气体定律预测，在一个优化的或较小的球囊腔体中，由于稳定的气体泄漏所导致的压力升高的速率是更快的。气体定律指出，压力增加与气体量增加成线性关系。对于较大的球囊腔体，在球囊腔中加入相同质量的物质或泄漏进入等量的气体的情况下，压力增加率更慢。所以，在遇到异常压力升高的情况下，本发明的系统能更早的发现和响应。其次，直接将泄压阀安装到导管优化了气体释放路径。从远端泄漏的气体只能通过泄压阀释放出去。缩短这个线路能够减少球囊的流体阻抗，从而使泄漏的气体更快的通过泄压阀。这也使得系统的响应时间更快。
本发明能使得系统在检测气体泄漏方面更灵敏。这是因为本发明更能容忍用户的错误和系统误差。本发明允许用户在(或者接近)泄压阀的破裂压力处充盈和加压球囊腔。以这种方式预加载系统压力消除了泄压阀的压力误差和用户导致的错误。在球囊充盈阶段，少量的通过泄压阀的流体泄漏是可以容忍的，因为清除管具有一个空腔，其能存储流体而不触发压力开关。从导管输送系统泄漏进入球囊腔的气体会迅速从泄压阀排出，并被压力传感器检测出来。
附图说明
图1显示了本发明流体清除系统的一个实施例。
图2显示了包含图1中所示的流体清除系统的冷冻消融系统。
图3显示了图2中所示的冷冻消融系统的一部分。
图4是图2中所示的冷冻消融系统的部分截面图。
图5是图2中所示的导管远端的放大的截面图。
图6是图2中所示的冷冻消融系统的部分截面图。
图7显示了图1中所示的流体清除系统的操作方式。
具体实施方式
以下详细描述了目前实施本发明的最优选的方式。该描述并不用以限制本发明，其仅仅是用于阐述本发明具体实施方式的基本原理。本发明的保护范围由所附的权利要求所限定。
如图1所示，本发明提供了一个流体清除系统100，该系统能接收从泄压阀102的入口120流入的流体114。所述泄压阀102是一个标准的弹簧驱动的泄压阀，其预设的破裂压力差在20psig到750psig的压力范围内。泄压阀102的功能类似于一个止回阀，即允许一个方向的流动而阻断相反方向的流动。只有在内部流体压力升高到超过泄压阀102的破裂压力时，流体才能通过泄压阀102。对于本发明而言，破裂压力可以被设置在30psig到550psig的范围内。一般来讲，流入的流体114的工作压力低于破裂压力。在没有出现异常压力升高时，泄压阀102接收并且容纳流入的流体114。当出现异常压力升高的情况下，泄压阀102通过释放流入的流体114以释放过度的压力。被释放的流体116通过泄压口308排出泄压阀102，进入清除管104。清除管104可以由柔性的管材制成，如聚氨基甲酸酯(PU)，尼龙，硅胶或者PVC。清除管104被连接到排空接头106，所述的排空接头106可以使被释放的流体116进入压力腔118。压力腔118与机电压力开关108和电控的排空电磁阀110流体连通。
压力开关108和排空阀110与专有的计算机控制软件所驱动的电脑控制系统310相连。压力开关108以机械方式检测压力过高的情况，同时与电脑控制系统以电子形式交互。压力开关108被设计成转换压力低于泄压阀102的破裂压力。更低的转换压力使得该系统能够检测出微量的压力升高，并能够采取合适的措施以预防不安全的操作状态。在本发明中，压力开关108的转换压力在0.10psig到25.0psig的范围内。一旦压力腔118的内部压力达到0.10psig到25.0psig之间或者处于过压的状态，压力开关108会发送电信号到电脑控制系统。随后，一个触发信号会被传送到排空电磁阀110，以使其打开并释放从系统中清除的流体112。排空电磁阀110保持开启状态，直到压力腔118中的压力被降低到低于转换压力。此时，控制系统会发送电信号去停用和关闭电磁阀110。
上述的流体清除系统100可以被整合到图2中所示的冷冻消融系统200。冷冻消融系统200包括球囊导管202，所述球囊导管202通过导管接头206连接到消融系统204，并从消融系统204中接收工作流体。流体清除系统100的一端连接到导管202。流体清除系统100的另一端被安装到消融系统204内，从排空接头106开始一直延伸到压力开关108(所述压力开关108在消融系统204的外壳内)。消融系统204内至少包含以下元件：压力开关108的机械安装件和电子连接件，排空电磁阀110和电脑控制系统310。
如图3至图7所示，导管202包括沿着外管208的中心纵向放置的两条输送管230。导管接头206与输送管230流体连通，并和外管208的近端形成一个气密连接。这两条输送管230实际是由单根管构成，其从导管接头206延伸到导管202的远端306，而后绕回到导管接头206。外管208的第二端(远端)与导管内腔234和四通接头210形成了一个气密接头218。输送管230的一部分沿着导管内腔234的中心线纵向放置，其从气密接头218附近延伸到远端306。导管内腔234和输送管230之间在导管202的远端306处形成了一个气密接头236，用以形成一个干燥腔304。干燥腔304的腔体由导管接头206、外管208、气密接头218、导管内腔234和气密接头236包围的空间所限定。
湿腔302形成了外层，其包裹了干燥腔304的一部分。湿腔302的腔体由气密接头218、四通接头210、球囊导管212、球囊214和导管头端216所限定。球囊充盈液222通过四通210的一个入口220进入湿腔302，而后使球囊214充压。湿腔302接收球囊充盈液222，并捕捉从输送管230泄漏的工作流体224。流体清除系统100与四通接头210连接，用于接收流入的流体114。流入的流体114可以是球囊充盈液222和/或泄漏的工作流体224的混合体。当进入的流体114压力升高到超过预设的安全值，系统100会释放掉从系统100清除的压力112，释放增压流体，同时关闭所有操作。
以下是将流体清除系统100机械地整合到消融系统204的一种非限定性的方法。泄压阀102直接连接到湿腔302用以接收流入的流体114。将泄压阀102放置到这个位置有很多好处。首先，需要充盈湿腔302以加压球囊214的流体的体积被缩减到最小。因此，抽空和充盈湿腔302更加迅速和容易。其次，将泄压阀102放置到离湿腔302更近的位置，使得泄压阀102对进入湿腔302并使压力升高的微量的流体变化更加敏感。第三，当泄漏气体从远端流进泄压阀102时，将泄压阀102直接连接到湿腔302会减少泄漏气体的流体阻抗。因此，泄压阀102能迅速清除少量的流体，进而降低压力的累积。第四，将机电压力开关108和电控的电磁阀110放置在消融系统204中，使得其与内置电脑操作系统交互更方便。
本发明的流体清除系统100也能被整合进其他系统以实现类似的功能。流体清除系统100的目标如下。首先，通过加入一个具有所需的预设破裂压力值的泄压阀102，将湿腔302内的流体压力维持在预设的压力值之下。其次，使用了一个压力开关108，以捕捉和检测从泄压阀102泄漏的流体。第三，清除系统中的高压流体，同时将该信息传递给电脑控制系统。总而言之，流体清除系统100使得流体系统能在最大的预设压力下工作，自动检测异常压力升高，与中心电脑控制系统交互，自动清除高压流体并将压力降到安全水平。
以上所述仅为本发明的较佳的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种流体清除系统，包括：
弹簧驱动的泄压阀，所述泄压阀具有连接到流体腔的入口，用以接收流入的流体，还具有出口，流入的流体通过所述出口释放，所述出口通过清除管与压力腔流体连通，所述泄压阀具有预设的破裂压力；
机电压力开关，所述机电压力开关被设计成转换压力低于泄压阀的破裂压力；和
电控的电磁阀，所述的电磁阀能够被用作压力释放阀；
其中所述的压力开关和所述的电磁阀与所述压力腔流体连通。
2.根据权利要求1所述的流体清除系统，其特征在于，所述泄压阀的预设的破裂压力在30psig到550psig的范围内。
3.根据权利要求2所述的流体清除系统，其特征在于，所述压力开关能检测从所述泄压阀泄漏出的流体，并将信号电子传送到电脑控制系统。
4.根据权利要求3所述的流体清除系统，其特征在于，所述压力开关的转换压力被设计成小于所述泄压阀的破裂压力。
5.根据权利要求3所述的流体清除系统，其特征在于，所述压力开关检测压力升高的范围是0.10psig到25.0psig之间。
6.根据权利要求1所述的流体清除系统，其特征在于，所述泄压阀的出口被连接到清除管。
7.根据权利要求6所述的流体清除系统，其特征在于，所述清除管和所述压力腔由排空接头连接。
8.一种导管系统，包括：
导管组件，在邻近所述导管组件的远端具有球囊，邻近所述球囊有流体腔；
流体清除系统，所述流体清除系统包括：
弹簧驱动的泄压阀，所述泄压阀具有接连接到流体腔的入口，用以接收流入的流体，还具有出口，流入的流体通过所述出口释放，所述出口通过清除管与压力腔流体连通，所述泄压阀具有预设的破裂压力；
机电压力开关，所述机电压力开关被设计成转换压力低于泄压阀的破裂压力；和
电控的电磁阀，所述的电磁阀能被用作压力释放阀；
其中所述机电压力开关和所述电磁阀与所述压力腔流体连通。
9.根据权利要求8所述的导管系统，其特征在于，所述导管组件是冷冻导管。
10.根据权利要求9所述的导管系统，其特征在于，所述泄压阀直接连接到所述冷冻导管。
11.根据权利要求9所述的导管系统，其特征在于，一旦所述压力开关被触发，电脑系统会关停所有流入到所述压力腔和所述冷冻导管中的流体。
12.根据权利要求9所述的导管系统，其特征在于，一旦所述压力开关被触发，电脑系统会清除在所述压力腔和所述冷冻导管中的所有的高压流体。
13.根据权利要求8所述的导管系统，其特征在于，所述压力开关和所述电磁阀被放置在消融系统中。
14.根据权利要求13所述的导管系统，其特征在于，所述压力开关和所述电磁阀与电脑控制系统交互。
15.根据权利要求8所述的导管系统，其特征在于，所述泄压阀的预设破裂压力在30psig到550psig范围内。
16.根据权利要求15所述的导管系统，其特征在于，所述压力开关能检测从所述泄压阀泄漏的流体，并将信号电子传送到电脑控制系统。
17.根据权利要求16所述的导管系统，其特征在于，所述压力开关的转换压力被设计成小于所述泄压阀的破裂压力。
18.根据权利要求16所述的导管系统，其特征在于，所述压力开关能检测的压力升高的范围在0.10psig到25psig之间。
19.根据权利要求8所述的导管系统，其特征在于，所述泄压阀的出口被连接到清除管。
20.根据权利要求19所述的导管系统，其特征在于，所述清除管和所述压力腔由排空接头连接。
21.根据权利要求19所述的导管系统，其特征在于，所述清除管能存储在正常操作过程中从泄压阀泄漏的球囊充盈液，而不触发所述压力开关。
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