CN104884101B - 再充注式负压伤口治疗 - Google Patents

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Abstract

在此说明性地描述一种系统，该系统总体上包括一个真空腔室、一个环境压力腔室、被配置用于在一个充注冲程过程中从该真空腔室到该环境压力腔室单向流动的一个阀、以及被配置成将液体保持在泵中的一个液体过滤器。在一些实施例中，该液体过滤器被配置成在该充注冲程过程中将液体保持在该真空腔室中。在其他实施例中，该液体过滤器被配置成在一个操作冲程过程中将液体保持在该环境压力腔室中。在多个更具体实施例中，一个活塞可以设置在该真空腔室与该环境压力腔室之间，一条通路可以将该真空腔室与该环境压力腔室流体联接，并且该阀可以被配置成控制流体通过该通路的流动。另外，在一些说明性实施例中，一个内腔可以将该真空腔室联接至一个敷料上，以便向该敷料递送负压。

Description

再充注式负压伤口治疗
本发明要求在35 USC§119(e)下洛克(Locke)等人在2013年1月3日提交的标题为“再充注式负压伤口治疗(RECHARGING NEGATIVE-PRESSURE WOUND THERAPY)”的美国临时专利申请序列号61/748,707的提交的权益，出于所有目的将该文献通过引用结合在此。
技术领域
本发明总体上涉及组织治疗系统，并且更具体地但非限制性地，涉及再充注式负压伤口治疗装置、系统以及方法。
背景
临床研究和实践已表明，降低在一个组织部位附近的压力可增进并加速在该组织部位处的新组织的生长。此现象的应用很多，但已证明其尤其有利于用于治疗伤口。不论伤口病因是外伤、手术、或其他原因，对伤口的适当护理对结果很重要。利用减压治疗伤口常可称为“负压治疗”，但其也以其他名称为人所知，例如包括“负压伤口治疗”、“减压伤口治疗”、“减压治疗”、“真空治疗”、以及“封闭负压引流”。负压治疗可以提供许多益处，包括上皮和皮下组织的迁移、改善血流、以及组织部位处的组织的微变形。这些益处可共同地增加肉芽组织发育并且减少愈合时间。
虽然负压治疗的临床益处已众所周知，但负压治疗的成本和复杂性可能是其应用上的限制因素，并且负压系统、部件和过程的开发和操作一直是制造商、医疗保健提供者和患者所面临的重大挑战。
简述
在一个示例性实施例中，在此描述一种系统，该系统总体上包括一个真空腔室、一个环境压力腔室、被配置用于在一个充注冲程过程中从该真空腔室到该环境压力腔室的单向流动的一个阀、以及被配置成将液体保持在泵中的一个液体过滤器。在更具体实施例中，该液体过滤器被配置成在该充注冲程过程中将液体保持在该真空腔室中。在其他实施例中，该液体过滤器被配置成在一个操作冲程过程中将液体保持在该环境压力腔室中。在另外一些更具体实施例中，该泵可以另外包括设置在该真空腔室与该环境压力腔室之间的一个活塞和将该真空腔室与该环境压力腔室流体联接的一条通路，并且该阀被配置成控制流体通过该通路的流动。另外，在一些说明性实施例中，一个内腔可以将该真空腔室联接至一个敷料上，以便向该敷料递送负压。
在其他说明性实施例中，该泵可以包括一个活塞腔室、一个端口以及一个活塞，该活塞设置在该活塞腔室内，并适配成在该活塞移动远离该端口时通过该端口将流体吸入该活塞腔室中。一个阀可以被可操作地联接至该端口上，并被配置成在该活塞朝向该端口移动时阻止流体通过该端口离开该活塞腔室，并且一个过滤器可以被配置成在该活塞朝向该过滤器移动时将流体中的气体与液体分开，同时将液体保持在该活塞腔室中。
在此还描述了一种具有容器的泵，其中在一些说明性实施例中，该容器可以设置在该泵的一个第一腔室中。该容器可以流体联接至该泵中的一个端口上。该泵的一个第二腔室可以流体联接至一个外部环境、如局部周围环境。一条通路可以将该第一腔室与该第二腔室流体联接，并且一个阀可以被配置用于在一个充注冲程过程中通过该通路从该第一腔室到该第二腔室的单向流体流动。该过滤器可以被配置成在该充注冲程过程中将流体保持在该容器中。
在另外一些说明性实施例中，一种用于施加负压治疗的设备可包括：一个第一腔室；一个端口，该端口流体联接至该第一腔室上，并适配成在一个操作冲程过程中将流体吸入到该第一腔室中；一个第一阀，该第一阀可操作地联接至该端口上，并被配置成在一个充注冲程过程中阻止从该第一腔室通过该端口的流体流动；以及一个第二腔室，该第二腔室流体联接至一个环境压力源。一个活塞可以将该第一腔室与该第二腔室分开，并且一个第二阀可以被配置用于在该充注冲程过程中从该第一腔室到该第二腔室的单向流体流动。一个过滤器可以被配置成在该活塞朝向该过滤器移动时将流体中的气体与液体分开。
在此还描述了用于在负压治疗过程中管理流体的方法。这些方法的说明性实施例包括：将一个泵联接至一个多孔敷料上；在一个操作冲程过程中，释放该泵中储存的能量，以在该泵的一个真空腔室中产生负压；并且将该负压分配至该敷料。在该操作冲程过程中，可以将液体和气体接收到该真空腔室中。可以对该泵来进行充注以便储存能量，同时在一个充注冲程过程中将这些液体保持在该泵中。
参考以下的附图和详细说明，在此描述的这些实施例的其他目的、特征和优点将会变得明显。
附图简述
图1是根据本说明书可管理流体的一个负压治疗系统的一个示例性实施例的功能框图；
图2A-2D是示出可与图1的负压治疗系统中的一个负压源的一个示例性实施例相关联的另外细节的示意图；
图3A-3B是示出可与图1的负压治疗系统中的一个负压源的另一示例性实施例相关联的另外细节的示意图；并且
图4是示出可与图1的负压治疗系统中的一个负压源的另一示例性实施例相关联的另外细节的示意图。
示例性实施例说明
在所附权利要求书中提出了用于施加负压治疗的新的且有用的装置、系统和方法。结合附图参考以下详细说明，可最佳地了解产生和使用这些装置、系统和方法的目的、优点和优选模式。本说明提供了使得本领域的技术人员能够制造和使用所要求的主题的信息，但可省略本领域已经熟知的某些细节。此外，除非上下文明确地要求，否则使用术语如“或”的各种替代方案的说明不一定要求相互排除。所要求的主题还可涵盖未特别详细描述的替代性实施例。因此，以下详细说明应被理解为是说明性的而非限制性的。
在此还可参考不同元件之间的空间关系或参考这些附图中描绘的不同元件的空间定向来描述这些示例性实施例。一般而言，这样的关系或定向假定一个参考框架，该参考框架与待接受治疗的患者一致或是相对于该患者而言的。然而，正如本领域的技术人员应认识到，这个参考框架仅是描述性的权益措施，而非严格规定。
图1是根据本说明书的可再充注的一个负压治疗系统100的一个示例性实施例的简化功能框图。如图所示，负压治疗系统100可包括流体联接至一个负压源104的一个敷料102。一个调节器或控制器、如调节器106还可以流体联接至敷料102和负压源104。敷料102通常包括一个布单(如布单108)和一个歧管(如压力分配歧管110)。负压治疗系统100还可以包括联接至敷料102和负压源104的一个流体容器、如容器112。
一般而言，负压治疗系统100的部件可直接或间接联接。例如，负压源104可直接联接至调节器106，并通过调节器106来间接联接至敷料102。多个部件可以彼此流体联接，以便提供用于在这些部件之间传递流体(即，液体和/或气体)的路径。在一些实施例中，多个部件可以例如与一个管流体联接。如在此使用的“管”广义上是指管、管道、软管、导管、或具有一个或多个被适配为在两端之间运送流体的内腔的其他结构。典型地，管可以是具有一定柔性的细长的圆柱形结构，但其几何形状和刚性可变化。在一些实施例中，多个部件可以另外地或可替代地凭借物理接近而联接，在整体上成为单一结构，或者由同一件材料形成。在一些情形下，联接还可以包括机械联接、气动联接、热联接、电联接、或化学联接(如化学结合)。
在操作中，压力分配歧管110可置于组织部位之内、上方、之上、或以其它方式邻近组织部位。布单108可置于压力分配歧管110上方并且被密封到该组织部位附近的组织上。接近该组织部位的组织常常是在该组织部位周围的完整无损表皮。因此，敷料102可以提供接近于组织部位的一个密封治疗环境，该密封治疗环境基本上与该外部周围环境隔离，并且负压源104可以降低在该密封治疗环境中的压力。通过压力分配歧管110施加在该密封治疗环境中的整个组织部位上的负压可引起该组织部位中的宏应变和微应变，并且从该组织部位移除渗出物和其他流体，这些渗出物和其他流体可收集在容器112中并予以适当处理。
“负压”通常指小于局部环境压力的压力，该局部环境压力如敷料102所提供的在密封治疗环境外部的局部环境中的环境压力。在许多情况下，局部环境压力还可以是患者所处位置的大气压。可替代地，该压力可小于与该组织部位处的组织相关联的流体静压。除非另外说明，否则在此所陈述的压力值是表压。类似地，提及负压的增加典型地指绝对压力的降低，而负压的降低典型地指绝对压力的增加。
使用负压源来降低另一个部件或位置中(如在一个密封治疗环境内)的压力的流体力学可以是在数学上复杂的。然而，适用于负压治疗的流体力学的基本原理通常是本领域的技术人员所熟知的，并且降低压力的过程可以在此说明性地描述为例如“递送”、“分配”、或“产生”负压。
一般而言，渗出物和其他流体沿一条流体路径朝较低压力方向流动，这种现象通常称为“吸入”或“真空”。因此，术语“下游”典型意指在一条流体路径中相对地更靠近负压源的某物，而相反地，术语“上游”意指相对地更远离负压源的某物。类似地，在这样一个参考框架中描述有关流体“入口”或“出口”的某些特征可能是合宜的。这种定向通常被假定以用于描述在此的负压治疗系统的不同特征和部件的目的。然而，在一些应用中，该流体路径还可以是相反的，例如通过将一个正压源取代为一个负压源，并且这种描述性约定(descriptive convention)不应被解释为限制性约定。
在此上下文中，术语“组织部位”广义上是指位于组织上或组织内的伤口或缺损，包括但不限于骨组织、脂肪组织、肌肉组织、神经组织、皮组织、血管组织、结缔组织、软骨、肌腱、或韧带。伤口可以包括例如慢性、急性、外伤性、亚急性、和裂开的伤口；部分皮层烧伤、溃疡(如糖尿病性溃疡、压力性溃疡、或静脉功能不全溃疡)、皮瓣、和移植物。术语“组织部位”还可以指不一定受伤或缺损的组织区域，但为其中可能希望增加或促进另外组织生长的替代区域。例如，负压治疗可以用于某些组织区域中以使可以被收获并移植到另一组织位置的另外组织生长。
负压源，如负压源104，可以是一个处于负压的空气储存器，或可以是一个可降低密封体积中的压力的手动或电力驱动装置，例如像真空泵、抽吸泵、可用于许多医疗保健设施中的壁吸端口、或微型泵。负压源可以被收纳在其他部件内或可以与这些其他部件结合使用，这些其他部件是例如传感器、处理单元、报警指示器、存储器、数据库、软件、显示装置、或进一步有助于负压治疗的用户接口。
压力分配歧管110通常可适配为接触组织部位。压力分配歧管110可与该组织部位部分或完全接触。如果该组织部位为伤口，例如，压力分配歧管110可部分或完全充填该伤口，或可以被置于该伤口上方。压力分配歧管110可以采用多种形式，并且可以具有多种大小、形状、或厚度，这取决于多种因素，如正在实施的治疗的类型或组织部位的性质和大小。例如，压力分配歧管110的大小和形状可适合于深且形状不规则的组织部位轮廓。
更一般地，歧管是适配成在负压下从整个组织部位上收集流体的物质或结构。然而，在一些实施例中，例如，如果该流体路径是相反的、或提供了一个第二流体路径，歧管还可以促进将流体递送到整个组织部位上。歧管可以包括将提供给组织部位并从该组织部位移除的流体分配在该歧管周围的多条流动通道或路径。在一些说明性实施例中，这些流动通道或路径可互连，以便增加整个组织部位上的流体的移除或分配的均匀性。例如，蜂窝状泡沫、开孔泡沫、多孔组织集合、以及其他多孔材料(如纱布或毡垫)通常包括被安排为形成多条流动通道的多个结构元件。液体、凝胶、以及其他泡沫也可包括或固化成包括多条流动通道。
在一些说明性实施例中，压力分配歧管110可以是具有互连的孔(cell)或孔隙(pore)的多孔泡沫材料，这些孔或孔隙适配成将负压施加到整个组织部位上。该泡沫材料可以是疏水性或亲水性的。在一个非限制性实例中，压力分配歧管110可以是开孔网状聚氨酯泡沫，如可获自德克萨斯州圣安东尼奥市动能概念公司(Kinetic Concepts，Inc.of SanAntonio，Texas)的敷料。
在压力分配歧管110可由一种亲水性材料制成的实例中，压力分配歧管110还可以将流体芯吸离开组织部位，同时继续将负压施加到该组织部位上。压力分配歧管110的芯吸特性可以通过毛细流动或其他芯吸机制来汲取流体离开组织部位。亲水性泡沫的一个实例是聚乙烯醇开孔泡沫，如可获自德克萨斯州圣安东尼奥市动能概念公司的V.A.C.敷料。其他亲水性泡沫可以包括由聚醚制成的那些泡沫。可表现出亲水性特性的其他泡沫包括已被处理或被涂覆以提供亲水性的疏水性泡沫。
当在该密封治疗环境内的压力降低时，压力分配歧管110可进一步促进组织部位处的肉芽形成。例如，如果通过压力分配歧管110施加负压，压力分配歧管110的任何或所有表面可以具有一个不均匀的、粗糙的或锯齿形的轮廓，该轮廓可引起组织部位处的微应变和应力。
在一个实施例中，压力分配歧管110可由生物可再吸收材料构成。合适生物可再吸收材料可以包括但不限于聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)的聚合共混物。该聚合共混物也可包括但不限于聚碳酸酯、聚延胡索酸酯和己内酯(capralactone)。压力分配歧管110可进一步用作用于新细胞生长的支架，或一种支架材料可以与压力分配歧管110结合使用以便促进细胞生长。支架通常是用于增强或促进细胞生长或组织形成的一种物质或结构，如提供用于细胞生长的一个模板的一种三维多孔结构。支架材料的说明性实例包括磷酸钙、胶原、PLA/PGA、珊瑚羟基磷灰石(coral hydroxy apatite)、碳酸盐、或经加工的同种异体移植材料。
布单108是密封构件的一个实例。一个密封构件可由能提供两个部件或两个环境之间(如在治疗环境与局部周围环境之间)的流体密封的材料构成。该密封构件可以是，例如，一种不可渗透的或半渗透性的弹性体材料，其可针对给定负压源提供足以在组织部位处维持压力的密封。对于半渗透性材料，该渗透性通常应当足够低，使得可以维持所希望的压力。可以使用一种附接装置将一个密封构件附接到一个附接表面上，该附接表面如完整无损的表皮、衬垫、或另一个密封构件。该附接装置可以采取多种形式。例如，附接装置可以是一种医学上可接受的、压力敏感的胶粘剂，该胶粘剂围着密封构件的外周、一个部分或全部延伸。附接装置的其他示例性实施例可包括双面胶带、浆糊、水胶体、水凝胶、硅酮凝胶、有机凝胶、或一种丙烯酸粘合剂。
容器112的代表为可以用来管理渗出物和从组织部位抽出的其他流体的容器、罐、袋、或其他储存部件。在许多环境中，刚性容器对于收集、储存、和处理流体可以是优选的或要求的。在其他环境中，可以适当处理流体而不需要刚性容器储存，并且一种可重复使用的容器能够降低与负压治疗相关的浪费和成本。
一般而言，负压治疗可有益于所有严重的情况，但是负压治疗系统的成本和复杂性常常将负压治疗的应用限制于正在经历急性或慢性护理的患者身上的大且高度渗出的伤口、以及在不施加负压情况下就不易愈合的其他严重情况。例如，许多负压治疗系统的复杂性可能限制具有很少或没有关于施用负压治疗的专门知识的人员的能力。许多负压治疗系统的大小也可能减弱可移动性。许多负压治疗系统还要求在每次治疗之后进行仔细清洁，并且可能要求多个电子元件或其他动力装置来供应用于治疗的负压。
消除动力要求可以增加可移动性并通常还降低成本。例如，一个手动致动泵可以代替一个电力驱动泵来用作一个负压源。一般而言，利用一个手动致动泵的负压产生基于接收自操作者的能量、储存能量、并且消耗该能量以对流体执行机械功。接收和储存能量的过程通常称为“充注”。例如，通过机械和气动方法的组合，该能量可以被储存。例如，一个操作者可以向一个曲柄或柱塞施加力，以压缩或伸展一个弹性元件、如一个弹簧。
可储存在一个弹性元件中的能量的量通常是由胡克弹性定律描述，该胡克定律是一种表明一个弹性元件的伸展与施加到该元件上的负载成正比的近似。因此，例如，储存在一个弹簧中的能量的量可以由将该弹簧从平衡偏转一定距离所要求的力来确定。
然而，在一个给定系统中一个弹簧可能经历的偏转量通常由该弹簧内包含的一个结构的物理大小来约束。在这种受约束的系统中，弹簧的弹簧刚性系数可增加，以便增加该弹簧的储能能力。然而，增加弹簧刚性系数也增加了压缩或伸展该弹簧要求的力，并且在无机械利益的情况下，操作者可能难以使弹簧偏转。例如，用于提供机械利益的装置包括杠杆、螺纹以及棘轮。利用机械利益，操作者消耗了相同量的能量来再充给弹簧，但仅要求较小的力。由于该能量相同而该力减少，施加该力的该距离可以增加，或者该力可以重复施加。
然而，敷料中的泄漏可能逐渐削减储存在泵的一个弹性元件中的能量。当敷料第一次被施加时，大泄漏也是常见的。一个手动致动负压治疗系统可对泄漏尤其敏感，因为与电力驱动泵相比，这样一个系统产生负压的能力典型地更受限制。如果使用一个弹簧来储存能量，例如，在所储存的能量耗尽时，操作者可能被要求定期压缩或伸展该弹簧。因此，一个负压治疗系统中的一个手动致动泵可能要求定期充注来维持一个治疗压力。
消除或减少用于渗出物的储存能力也可增加可移动性。例如，伤口流体可储存在敷料的一个吸附剂贮存器中，而非存储在一个大罐中，或者伤口流体可以被吸入到泵壳体内的一个远程容器中。然而，敷料中储存的伤口流体可以增加该敷料的成本和复杂性，而将伤口流体吸入到一个远程容器中要求另外能量并且可增加该泵壳体的成本和复杂性。
如在此所披露，通过在一个手动致动泵的一个活塞腔室中储存并管理流体，负压治疗系统100可以克服这些挑战和其他挑战。负压治疗系统100对于应用于不太严重的情况是尤其有利的，在这种情况中，泄漏到该系统中的空气流量超过来自该组织部位的其他流体的流量。例如，如果一个敷料密封件可以将泄漏限制为小于10ml/h并且将伤口限制为在3天内产生60cc流体，那么泄漏到该系统中的空气将大大超过来自该组织部位的流体流量。
负压治疗系统100的一些实施例可包括一个泵，该泵具有联接至一个弹性元件上并设置在一个活塞腔室内的一个活塞。可以施加一个充注力以压缩或伸展该弹性元件，该弹性元件使活塞朝向活塞腔室中的一个端口移动。一旦移除该充注力，该弹性元件的弹簧力可以移动该活塞远离该端口，以通过该端口产生一个负压。在该弹性元件将该活塞移动远离该端口时，该负压可以通过该端口将流体吸入到该活塞腔室中。例如，如果该泵流体联接至敷料102上，该泵可以通过敷料102来从组织部位吸入渗出物、以及敷料102中泄漏的空气。如果储存在该弹性元件中的能量耗尽或该活塞已以其他方式达到极限，可以对该弹性元件再充注来维持一个治疗压力。例如，可以再次施加一个充注力以压缩或伸展该弹性元件，该弹性元件又再次将活塞朝向端口移动。一个阀可以被适配成在活塞朝向端口移动时阻止流体通过该端口而离开活塞腔室。一个过滤器可以被配置成在活塞朝向该过滤器移动时将该流体中的气体与液体分开、同时将该液体保持在活塞腔室中。例如，泄漏的空气可通过该过滤器排出，同时渗出物可以被保持在活塞腔室中。
在一些说明性实施例中，例如，具有至少一个阻液式过滤器的柔性袋可设置在一个腔室内、介于该腔室中的一个活塞与一个端口之间。随着活塞移动远离端口，在该腔室中可产生负压，并且该负压可通过过滤器、袋、以及端口来递送至组织部位。在活塞移动远离端口时，一个单向阀允许了流体从该组织部位流入袋中。在活塞朝向端口前进时，活塞中的另一个单向阀允许流体流出到腔室外。为了对该泵进行再充注，可朝袋和端口移动活塞。在活塞接触和压缩袋时，空气和其他气体可通过过滤器从袋中排出，但该阻液式过滤器将来自组织部位的渗出物和其他液体保持在该袋中。活塞可继续朝端口前进，直到气体基本上从袋和腔室排出。
在其他说明性实施例中，流体可从组织部位被吸入至泵中、在一个活塞与一个端口之间的一个腔室中。在活塞移动远离端口时，一个单向阀允许了流体从该组织部位流入袋中。在活塞朝向端口前进时，活塞中的另一个单向阀允许流体流出到腔室外。为了对该泵进行再充注，流体可通过该活塞中的该阀从该腔室而排出至第二腔室。第二腔室可包括一个通气口，该通气口具有与该活塞相对置的一个阻液式过滤器。在活塞移动远离端口以便补偿泄漏时，活塞朝通气口移动并通过通气口来排放空气和其他气体，同时该阻液式过滤器将渗出物和其他液体保持在第二腔室中。
在其他说明性实施例中，流体可从组织部位被吸入至在一个活塞与一个第一端口之间的一个腔室中，并且随后通过一个第二端口来排出至一个外部容器或排放管。例如，第二端口可连接至一个罐或包上，该罐或包具有用于容纳来自若干次充注的流体以稍后处理的能力，或第二端口可连接至一个悬垂的排放管上。
图2A-2D是泵200在不同操作状态下的示意图，示出可与负压源104的示例性实施例相关联的另外细节。在这个说明性实施例中，泵200可以包括一个活塞腔室202、一个活塞204、一个弹性元件206、一个进气端口208、以及一个排气端口210。活塞腔室202是一个基本上封闭的空间，如通常可由一个圆柱体来限定，该圆柱体具有一个侧壁212、一个基底214、以及一个头部216，其中基底214和头部216通常在侧壁212的相反末端处联接到侧壁212上。在这个示例性实施例中，除了通过示出为分别设置在基底214和头部216内或流体联接至基底214和头部216的进气端口208和排气端口210外，活塞腔室202与周围环境流体隔离。
一般而言，弹性元件206可以是用于储存机械能的一个弹簧或其他装置。例如，在一些实施例中，弹性元件206可以是一个拉力弹簧、一个压缩弹簧、一个扭转弹簧、一个恒力弹簧、或者一个变力弹簧。弹性元件206可以被可操作地接合至活塞204上，以将活塞204偏转远离进气端口208。在图2A-2D中，弹性元件206通常代表一个盘绕拉伸弹簧，该拉伸弹簧联接或以其他方式可操作地接合在活塞腔室202的一个内部部分的一个末端上以及在与活塞204相对的一个末端上。
活塞204可以在活塞腔室202内往复运动，并且大体上将活塞腔室202分成一个第一腔室和一个第二腔室，如真空腔室218和环境压力腔室220。一个密封件221还可以设置在活塞204与侧壁212之间，如在活塞204的一个侧壁上的一个凹槽中，以便防止流体沿着侧壁212在真空腔室218与环境压力腔室220之间流动。进气端口208可以将真空腔室218流体联接至一个敷料、如敷料102上。排气端口210可以将环境压力腔室220流体联接至周围环境。排气端口210优选地被配置成在活塞204在一个操作冲程过程中朝向排气端口210移动时允许气体从环境压力腔室220中排出。
如图2A-2D所示，活塞204可以是能够在活塞腔室202中往复运动的一个基本上刚性的阻隔件。例如，活塞204可以是设置在活塞腔室202中的一个圆柱体或圆盘。然而，其他实施例可包括替代型阻隔件，例如像活塞腔室202内弯曲的一个柔性阻隔件。
在图2A-2D的示例性实施例中，活塞204除了导管、通路、或端口(如通路222)外基本上是实心的，该导管、通路、或端口通过活塞204将真空腔室218与环境压力腔室220流体联接。因此，在这个说明性实施例中，除了通过通路222外，环境压力腔室220与真空腔室218流体隔离。一个阀224可以被可操作地联接至活塞204上，以便控制在真空腔室218与环境压力腔室220之间通过通路222的流体流动。例如，阀224可以是活塞204中的一个止回阀或其他单向阀，该阀允许流体从真空腔室218流动到环境压力腔室220中，但阻止从环境压力腔室220到真空腔室218的流动。在其他实施例中，通路222可以是活塞204与侧壁212之间的一个间隙，并且阀224可以是围绕活塞204设置的一个柔性密封件，该密封件被配置成允许流体通过该间隙从真空腔室218流动到环境压力腔室220中，在这种情况下，可以移除密封件221。
泵200还可以包括设置在真空腔室218中的一个容器226。容器226是容器112的一个示例性实施例，该容器在图2A-2D该说明性实施例中是适配成膨胀和收缩的一个液体不可透过的柔性袋。在一些实施例中，容器226可以是一个风箱或手风琴样容器。一般而言，容器226还可以包括一个端口或孔口，如孔口227，该孔口可以流体联接至进气端口208上。至少一个液体阻隔件可以被设置在容器226内部与阀224之间，如设置在容器226中的一个第二孔口内或附近。如图2A-2D所示，该液体阻隔件可以是一个过滤器228，该过滤器228设置在容器226与孔口227相对且面向活塞204的一个孔口中。
过滤器228优选地是一个可透气的阻液式过滤器。然而，在更具体实施例中，过滤器228可以是在与水接触时膨胀的烧结聚合物过滤器。适合的聚合物包括例如：含氟聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、或者氟化乙烯丙烯(FEP)；含氯氟聚合物(chlorofluoropolymers)，如聚三氟氯乙烯(PCTFE)；聚烯烃，如高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、环状烯烃共聚物(COC)、或聚甲基戊-1-烯(PMP)；聚醋酸乙烯酯(PVAc)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)；聚碳酸酯(PC)；聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或PET共聚物(PETG)；或聚砜或聚醚砜。该聚合物还可含有炭，以减少臭味。此外，在一些实施例中，可对过滤器228进行涂覆以增强疏水性。聚合物可以形成在膜中或者可以被烧结(尤其是对于PVAc、EVA、聚烯烃的聚合物、以及含氟聚合物)。
在更具体实施例中，阀230可以联接至进气端口208上，以便控制通过进气端口208的流体流动。例如，阀230可以是一个止回阀或其他单向阀，该阀允许流体通过进气端口208流入到容器226中，但可阻止容器226中的流体通过进气端口208流出。
在操作中，泵200可通过施加一个充注力以使活塞204朝向进气端口208移动来进行充注，该充注力使弹性元件206伸展并在其中储存机械能。一个操作者可例如通过向联接至活塞204上的一个手柄(未示出)施加手压、或摇动一个基于杠杆的棘轮机构(未示出)来供应充注力。在一个充注冲程过程中，该充注力使该活塞204朝向进气端口208移动，从而减少真空腔室218的容积。由于阀230可以被配置成阻止流体通过进气端口208流出，因此减少真空腔室218的容积还可增加真空腔室218中的压力。真空腔室218中增加的压力可以打开阀224，以便在该充注冲程过程中允许流体从真空腔室218流动到环境压力腔室220。
例如，图2A示出泵200的一个状态，其中活塞204处于一个充注冲程极限或接近该极限。充注冲程极限可通过若干准则来确定，例如像活塞腔室202中的一个止动件、操作者克服弹性元件206的力的能力、容器226的不可压缩性、或容器226中的流体的不可压缩性。
如果移除该充注力，活塞204可以移动远离进气端口208，从而增加真空腔室218的容积。活塞204远离进气端口208的该移动可以在此称为一个“操作冲程”。例如，图2B示出泵200的一个状态，其中活塞204可能处于一个操作冲程极限或接近该极限。阀224可以被配置成在一个操作冲程过程中阻止通过通路222的流体流动。因此，在一个操作冲程过程中，真空腔室218可成为一个封闭系统的部分，在该系统中，真空腔室218内的气体通常根据玻义耳定律(Boyle’s law)来表现。一般而言，玻义耳定律表明了，如果温度在一个封闭系统内保持不变，那么给定质量的受限气体的绝对压力与体积成反比。因此，在预期操作条件中，当真空腔室218的容积在一个操作冲程过程中增加时，真空腔室218中的压力减小。过滤器228优选地是可透气的，并且因此真空腔室218和容器226中的压力可以通过过滤器228来均衡，从而造成容器226中减少的压力。
在一个操作冲程过程中真空腔室218中由真空腔室218的膨胀造成的减少的压力引起了活塞204上的一个压力差。为了简化进一步的说明，由活塞204的相对侧上的压差所致的在活塞204上的力可以被称为“差动力”。弹性元件206还通常在活塞204上施加一个弹力。在预期操作范围中，弹性元件206的力与弹性元件206的弹簧常数并与弹性元件206的末端从平衡状态的位移成正比。因此，如果真空腔室218中的压力小于环境压力腔室220中的压力，那么在活塞204上的差动力倾向于伸展弹性元件206，并且因此，弹性元件206的这个力与该差动力相对。差动力与弹性元件206的这个力可以合并，以确定作用于活塞204上的一个净力。该净力可引起活塞204如沿着与侧壁212平行的一个轴线在活塞腔室202内往复运动。
弹性元件206可以被选择、调节、修改、调整、或以其他方式校准，这样使得如果压力增加超过一个阈值，该净力可移动活塞204以便增加真空腔室218的容积。在许多应用中，这个阈值通常可以大体上与规定用于负压治疗的一个目标压力相关联，并且可以在此称为“治疗压力”或“治疗的压力”。虽然施加到一个组织部位上的压力量和性质可以根据治疗要求而变化，但治疗压力的范围典型地在-5mm Hg(-667Pa)与-500mm Hg(-66.7kPa)之间。常见治疗范围在-75mm Hg(-9.9kPa)与-300mm Hg(-39.9kPa)之间。
为向一个组织部位施加负压治疗，可将真空腔室218和容器226流体联接至一个远程腔室、环境、或其他位置，如与负压治疗系统100相关联的一个密封治疗环境。例如，一个管(未示出)可以联接在进气端口208的一个第一末端上，并且联接在一个敷料如敷料102的一个第二末端上。在一个操作冲程过程中，真空腔室218中减少的压力可以导致流体通过该敷料从组织部位被吸入到泵200中。例如，图2C示出泵200的一个状态，其中渗出物232已被吸入到真空腔室218内的容器226中。泄漏空气以及其他流体也可以被吸入到容器226中，并且容器226被适配成在渗出物、空气以及其他流体流入容器226中时膨胀。
如果来自周围环境的空气泄漏到该系统中，真空腔室218中的压力通常增加。真空腔室218中的压力增加导致活塞203上差动力减少，并且净力改变可以使得活塞204移动远离端口208以便增加真空腔室218的容积。真空腔室218的增加的容积减少真空腔室218中的压力，以便补偿由从周围环境泄漏到真空腔室218中的空气引起的压力增加。因此，可将一个治疗压力维持在一个基本稳定水平上，直至活塞204达到该操作冲程的一个极限。该操作冲程的极限可以通过若干准则确定。例如，活塞腔室202中的一个止动件可以限制活塞204远离端口208的移动，或弹性元件206可返回一个平衡状态。
在一个操作冲程过程中的任何时候，都可对泵200进行再充注以维持或扩大治疗压力。例如，可以在一个操作冲程结束时，对泵200进行再充注以维持治疗压力。为了再次对泵200进行充注，可将一个充注力再次施加给活塞204，该充注力使得活塞204朝向进气端口208移动并且再次伸展弹性元件206。阀224可以被配置成在活塞204朝向进气端口208移动时允许空气和其他气体排放到环境压力腔室220中，同时阀230可以被配置成防止流体通过进气端口208而回流至组织部位。另外，如果活塞204压缩容器226，那么可使空气和其他气体通过过滤器228而排出，但液体被过滤器228阻止并且保持在容器226内。因此，在一个充注冲程过程中，活塞204可以继续朝向进气端口208移动并且压缩容器226，直到基本上所有的气体已从容器226排出(如图4D所示)，并且气体与液体有效地分离。
图3A-3B是泵300在两种操作状态下的示意图，示出可与负压源104的其他示例性实施例相关联的另外细节。在这个示例性实施例中，泵300可以包括一个活塞腔室302、一个活塞304、一个弹性元件306、一个进气端口308、以及一个排气端口310。活塞腔室302在许多方面类似于活塞腔室202。例如，活塞腔室302是一个基本封闭的空间，其通常可由一个圆柱体来限定，该圆柱体具有一个侧壁312、一个基底314、以及一个头部316，其中基底314和头部316通常联接至侧壁312的相反末端上。在这个示例性实施例中，除了通过进气端口308和排气端口310外，活塞腔室302大体上与周围环境隔离。
弹性元件306也在大多数方面类似于弹性元件206。因此，弹性元件306代表用于储存机械能的一个弹簧或者其他装置。例如，在一些实施例中，弹性元件306可以是一个拉力弹簧、一个压缩弹簧、一个扭转弹簧、一个恒力弹簧、或一个变力弹簧。弹性元件306可以被可操作地接合至活塞304上，以将活塞304偏转远离进气端口308。
活塞304通常设置在活塞腔室302中，并被配置成在活塞腔室302中往复运动。活塞304将活塞腔室302分成一个第一腔室和一个第二腔室，如真空腔室318和环境压力腔室320。一个密封件321还可以设置在活塞304与侧壁312之间，如在活塞304的一个侧壁上的一个凹槽中，以便防止流体沿着侧壁312在真空腔室318与环境压力腔室320之间流动。进气端口308可以将真空腔室318流体联接至一个敷料、如敷料102上。排气端口310可以将环境压力腔室320流体联接至该周围环境。
如图3A-3B所示，活塞304可以是能够在活塞腔室302中往复运动的一个基本上刚性的阻隔件。例如，活塞304可以是设置在活塞腔室302中的一个圆柱体或圆盘。其他实施例可包括替代型阻隔件，例如像活塞腔室302中弯曲的一个柔性阻隔件。
在图3A-3B的示例性实施例中，活塞304除了导管、通路、或端口(如通路322)外基本上是实心的，该导管、通路、或端口将真空腔室318与环境压力腔室320流体联接。因此，在这个说明性实施例中，除了通过通路322之外，环境压力腔室320可以与真空腔室318流体隔离。一个阀324可以被可操作地联接至活塞304上，以便控制在真空腔室318与环境压力腔室320之间通过通路322的流体流动。例如，阀324可以是联接至活塞304或通路322的一个止回阀或其他单向阀，该阀允许流体从真空腔室318流动到环境压力腔室320中，但阻止从环境压力腔室320到真空腔室318的流动。在其他说明性实施例中，通路322可以是活塞304与侧壁312之间的一个间隙，并且阀324可以是围绕活塞304设置的一个柔性密封件，该密封件被配置成允许流体通过该间隙从真空腔室318流动到环境压力腔室320中。
至少一个液体阻隔件可以设置在环境压力腔室320与周围环境之间。例如，如图3A-3B所示，该液体阻隔件可以是一个过滤器328，该过滤器328设置在环境压力腔室320与该周围环境之间的排气端口310中、在该排气端口310附近、或以其他方式流体联接至排气端口310上。排气端口310优选地被配置成在活塞304在一个操作冲程过程中朝向排气端口310移动时允许气体从环境压力腔室320中排出，并且过滤器328可以被配置成对渗出物和其他液体进行过滤。
过滤器328在大多数方面上类似或相似于过滤器228。例如，过滤器328优选地是一个可透气的阻液式过滤器。然而，在更具体实施例中，过滤器328可以是在与水接触时膨胀的烧结聚合物过滤器。适合的聚合物包括例如：含氟聚合物，如PTFE、PVdF、或FEP；含氯氟聚合物，如PCTFE；聚烯烃，如HDPE、PP、COC、或PMP；PVAc或EVA；PC；聚酯，如PET或PETG；或聚砜或聚醚砜。该聚合物还可含有炭，以减少臭味。此外，在一些实施例中，可对过滤器328进行涂覆以增强疏水性。聚合物可以形成在膜中或者可以被烧结(尤其是对于PVAc、EVA、聚烯烃的聚合物、以及含氟聚合物)。
在更具体实施例中，阀330可以联接至进气端口308上，以便控制通过进气端口308的流体流动。例如，阀330可以是一个止回阀或其他单向阀，该阀允许流体通过进气端口308流入到真空腔室318中，但可尤其在一个充注冲程过程中阻止真空腔室318中的流体通过进气端口308排出。
在操作中，泵300可通过施加一个充注力以使活塞304朝向进气端口308移动，该充注力使弹性元件306伸展。一个操作者可例如通过向联接至活塞304上的一个手柄(未示出)施加手压、或摇动一个基于杠杆的棘轮机构(未示出)来供应充注力。充注冲程减少真空腔室318的容积。由于阀330可以被配置成在一个充注冲程过程中阻止流体通过进气端口308流出，因此真空腔室318的容积的减少还增加了真空腔室318中的压力。真空腔室318中增加的压力可以打开阀324，以便在该充注冲程过程中允许流体从真空腔室318流动到环境压力腔室320。
图3A示出泵300在一个操作冲程过程中的一个状态，其中活塞304正在活塞腔室302内移动远离进气端口308。如图3A所示，一个操作冲程可以将渗出物332吸入到真空腔室318中。在一个操作冲程过程中，来自泄漏的空气、以及其他流体也可以被吸入到真空腔室318中。然而，阀324在一个操作冲程过程中通常是关闭的，从而阻止渗出物332和其他流体流入环境压力腔室320中。
如果来自周围环境的空气泄漏到真空腔室318中，真空腔室318中的压力通常增加。类似于泵200中的活塞204，一个差动力和一个弹力作用在活塞304上。真空腔室318中的压力增加引起差动力的减少，并且弹性元件306可使活塞304移动远离进气端口308以便增加真空腔室318的容积。真空腔室318的增加的容积减少真空腔室318中的压力，直到达到在差动力与弹力之间的一个平衡。因此，可将一个治疗压力维持在一个基本稳定水平上，直至活塞304达到该操作冲程的一个极限。
在一个操作冲程过程中的任何时候，都可对泵300进行再充注以维持或扩大治疗压力。例如，可以在一个操作冲程结束时，对泵300进行再充注以维持治疗压力。如图3B所示，泵300可通过再次向活塞304施加一个充注来再充注，该充注力使得活塞304朝向进气端口308移动并且再次伸展弹性元件306。阀330可以被配置成在一个充注冲程过程中防止真空腔室318中的流体通过进气端口308排出。同样如图3B所示，阀324可以被配置成允许渗出物、空气、以及其他流体通过通路322排出，从而在一个充注冲程过程中将流体从真空腔室318传递到环境压力腔室320。阀324还可以被配置成在一个操作冲程过程中(参见图3A)阻止环境压力腔室320中的流体通过通路322排出到真空腔室320中。因此，在一个操作冲程过程中，活塞304朝向排气端口310推压环境压力腔室320中的流体。在活塞304朝向排气端口310移动时，空气和其他气体可以通过排气端口310而排出，但过滤器328将渗出物和其他液体保持在环境压力腔室320中。因此，气体与液体被有效分离，并且活塞304可以继续朝向排气端口310移动，直到所有的或基本上所有的气体已从环境压力腔室320排出到周围环境中、或直到活塞304以其他方式达到一个操作冲程的一个极限。
图4是泵400的示意图，示出可与负压源104的又一示例性实施例相关联的另外细节。在这个示例性实施例中，泵400可以包括一个活塞腔室402、一个活塞404、一个弹性元件406、一个进气端口408、一个排气端口410、以及一个处理端口411。活塞腔室402在许多方面类似于活塞腔室202和活塞腔室302。例如，活塞腔室402可以是一个基本封闭的空间，其通常由一个圆柱体来限定，该圆柱体具有一个侧壁412、一个基底414、以及一个头部416，其中基底414和头部416通常被联接至侧壁412的相反末端上。在这个示例性实施例中，除了通过进气端口408、排气端口410、以及处理端口411外，活塞腔室402大体上与周围环境隔离。如图4所示，进气端口408和处理端口411优选地设置在基底414内、或流体联接至基底414上，并且排气端口410优选地设置在头部416内、或流体联接至头部416上。
弹性元件406也在大多数方面类似于弹性元件206和弹性元件306。因此，弹性元件406代表用于储存机械能的一个弹簧或其他装置。例如，在一些实施例中，弹性元件406可以是一个拉力弹簧、一个压缩弹簧、一个扭转弹簧、一个恒力弹簧、或者一个变力弹簧。弹性元件406可以被可操作地接合至活塞404上，以将活塞404偏转远离进气端口408。
活塞404通常设置在活塞腔室402中，并被配置成在活塞腔室402中往复运动。活塞404将活塞腔室402分成两个腔室，如真空腔室418和环境压力腔室420。一个密封421还可以被设置在活塞404与侧壁412之间，如在活塞404的一个侧壁上的一个凹槽中，以便防止流体沿着侧壁412在真空腔室418与环境压力腔室420之间流动。进气端口408可以将真空腔室418流体联接至一个敷料、如敷料102上。排气端口410可以将环境压力腔室420流体联接至该周围环境。处理端口411可以将真空腔室418流体联接至一个外部容器(例如像一个远程罐或袋)上，或流体联接至一个悬垂的排放管上。
活塞404可以是能够在活塞腔室402中往复运动的一个基本上刚性的阻隔件。例如，活塞404可以是设置在活塞腔室402中的一个圆柱体或圆盘。其他实施例可包括替代型阻隔件，例如像活塞腔室402中弯曲的一个柔性阻隔件。
在图4的示例性实施例中，活塞404是基本上实心的。因此，在这个说明性实施例中，环境压力腔室420可以与真空腔室418流体隔离。
在更具体实施例中，一个阀430可以联接至进气端口408上，以便控制通过进气端口408的流体流动，并且一个阀432可以联接至处理端口411上，以便控制通过处理端口411的流体流动。例如，阀430或阀432、或这两者可以是一个止回阀或其他单向阀。阀430可以被配置成允许流体通过进气端口408流入到真空腔室418中，但尤其在一个充注冲程过程中用于阻止真空腔室418中的流体通过进气端口408排出。阀432可以是一个单向阀，该单向阀被配置成允许从该真空腔室418通过处理端口411的流体流动，但用于阻止流体通过处理端口411流入到真空腔室418中。
在操作中，类似于泵200或泵300，可对泵400进行充注。例如，泵400可通过施加一个充注力以使活塞404朝向进气端口408移动，该充注力使弹性元件406伸展。充注冲程减少真空腔室418的容积。由于阀430可以被配置成在一个充注冲程过程中阻止流体通过进气端口408排出，在一个充注冲程过程中容纳在真空腔室418中的任何流体可以通过处理端口411和阀432排出。
如果来自周围环境的空气泄漏到真空腔室418中，真空腔室418中的压力通常增加。类似于活塞204和活塞304，一个差动力和一个弹力作用在活塞404上。真空腔室418中的压力增加引起差动力的减少，并且净力改变可以使得活塞404移动远离进气端口408以便增加真空腔室418的容积。真空腔室418的增加的容积减少真空腔室418中的压力，直到达到在差动力与弹力之间的一个平衡。因此，可将一个治疗压力维持在一个基本稳定水平上，直至活塞404达到该操作冲程的一个极限。
在一个操作冲程过程中的任何时候，都同样可对泵400进行再充注以维持或扩大治疗压力。例如，可以在一个操作冲程结束时，对泵400进行再充注以维持治疗压力。泵400可通过再次向活塞404施加一个充注来再充注，该充注力使得活塞404朝向进气端口408移动并且再次伸展弹性元件406。阀430可以被配置成在一个充注冲程过程中防止真空腔室418中的流体通过进气端口408排出。阀432可以被配置成在一个充注冲程过程中允许渗出物、空气、以及其他流体通过处理端口411排出。因此，在一个充注冲程过程中，活塞404通过处理端口411排放真空腔室418中的流体，例如该真空腔室可直接流体联接至一个外部容器或通过一个悬垂的排放管流体联接。该外部容器优选地具有储存来自超过一个充注冲程的流体的能力。
在此描述的这些系统和方法可提供显著的优点，其中一些已经提到。例如，负压治疗系统100能够管理伤口流体以使得能够对手动致动的负压源来再充注。在一些实施例中，渗出物可以与空气分离，并且流体储存装置可以与负压源整合，以便减少部件数量。在其他实施例中，渗出物和其他流体可以排出到一个外部容器中。负压治疗系统100可进行再充注，而不断开该负压源，并且通常还能容忍治疗过程中的泄漏。负压治疗系统100对于提供无外部流体储存装置的治疗是尤其有利的，但负压治疗系统100的一些实施例也可以与外部流体储存装置组合、或包括外部流体储存装置，如具有一个吸附剂层的敷料或一个外部罐。
根据前述内容应当清楚，已描述了具有显著优点的新型和有用的设备、系统和方法。虽然仅以一些形式示出，但示出的这些设备、系统和方法并不是互相排斥的。因此，一个实施例的特征可与其他实施例的特征进行组合。另外，这些说明性实施例易于作出各种改变和修改，而不偏离所附权利要求书的范围。

Claims (13)

1.一种用于施加负压治疗的系统，该系统包括：
一个敷料；
用于向该敷料施加负压的一个泵，该泵包括一个真空腔室、一个环境压力腔室、被配置成将所述环境压力腔室联接至周围环境的端口、一个阀、以及被配置成将液体保持在该泵中的一个液体过滤器，其中所述阀在所述真空腔室与所述环境压力腔室之间并且被配置用于在一个充注冲程过程中从该真空腔室到该环境压力腔室的单向流动；以及
一个内腔，该内腔将该敷料流体连接至该真空腔室上。
2.如权利要求1所述的系统，其中：
该泵进一步包括设置在该真空腔室与该环境压力腔室之间的一个活塞和将该真空腔室与该环境压力腔室流体联接的一条通路；并且
该阀被配置成控制流体通过该通路的流动。
3.如权利要求1所述的系统，其中：
该泵进一步包括设置在该真空腔室与该环境压力腔室之间的一个活塞、将该真空腔室与该环境压力腔室流体联接的一条通路、以及可操作地接合至该活塞上的一个弹性元件；
该充注冲程包括该活塞用以在该弹性元件中储存能量的移动；并且
该阀被配置成控制流体通过该通路的流动。
4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，进一步包括一个第二阀，该第二阀可操作地联接至该内腔上，并被配置成在该充注冲程过程中阻止从该真空腔室通过该内腔的流体流动。
5.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其中该液体过滤器被配置成在该充注冲程过程中将液体保持在该真空腔室中。
6.如权利要求4所述的系统，其中该液体过滤器被配置成在该充注冲程过程中将液体保持在该真空腔室中。
7.如权利要求1-3中任一项所述的系统，进一步包括设置在该真空腔室内的一个容器；并且其中该液体过滤器设置在该容器的内部与该阀之间。
8.如权利要求4所述的系统，进一步包括设置在该真空腔室内的一个容器；并且其中该液体过滤器设置在该容器的内部与该阀之间。
9.如权利要求5所述的系统，进一步包括设置在该真空腔室内的一个容器；并且其中该液体过滤器设置在该容器的内部与该阀之间。
10.如权利要求6所述的系统，进一步包括设置在该真空腔室内的一个容器；并且其中该液体过滤器设置在该容器的内部与该阀之间。
11.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其中该液体过滤器被配置成在一个操作冲程过程中将液体保持在该环境压力腔室中。
12.如权利要求4所述的系统，其中该液体过滤器被配置成在一个操作冲程过程中将液体保持在该环境压力腔室中。
13.如权利要求2或权利要求3所述的系统，其中该通路通过该活塞设置。
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