CN105163787B - 滑动活塞压力指示器 - Google Patents

Abstract

公开了一种流体压力指示装置。流体压力指示装置包括其中限定出圆柱形孔的外壳以及可移动地布置在圆柱形孔之内的活塞。所述外壳包括能被可见光透过的第一部分、第一端部构件以及与第一端部构件相对的第二端部构件。第一可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第一端部构件限定出。入口端口由所述外壳的第一端部构件限定出并且与所述第一可变空间流体连通；活塞旁路通道布置在所述圆柱形孔的外部并且与所述入口端口流体连通。出口端口由第二端部构件限定出，使得出口端口与所述活塞旁路通道流体连通。

Description

滑动活塞压力指示器

技术领域

本发明通常涉及一种压力指示器。更具体地，本发明涉及一种适用于气管内导管的可膨胀套囊的压力指示器。

背景技术

已经提出可膨胀套囊，用以对患者身体的流动内腔施加闭合压力或在医疗器械和患者身体的流动内腔之间进行密封。例如，气管内导管包括可膨胀套囊，当可膨胀套囊被插入到气管中并且膨胀以密封气管内导管和气管之间的间隙时，该可膨胀套囊与患者的气管的轮廓贴合。此外，已经提出压力指示器，用以监控可膨胀套囊内的流体压力。

申请号为4,727,887的美国专利案(下文中称为“‘877专利”)描述了一种具有闭合套囊的人工括约肌，所述闭合套囊用于向患者身体的流动内腔(例如，尿道)施加闭合压力。‘887专利进一步提出一种包括活塞组件的组合型皮下注射压力计(combinationhypodermic manometer)，所述活塞组件适于穿过填充有流体的套筒往复运动。随着‘887专利的活塞组件穿过套筒运动，波纹管被压缩，并借此改变流体接通至波纹管的压力计内的流体的高度。然而，‘887专利的皮下注射压力计的精度依赖于压力计相对于重力的定向，使得其在实践中很难以具有精度的方式使用。另外，波纹管的破裂或泄露引起将压力计流体和与闭合套囊接触的流体混合的风险。

压力指示器包括位于透明材料制成的中空外壳内的波纹管，使得能够透过外壳看见指示器刻度，已知这种压力指示器与压力套囊一起使用。然而，这种指示器的精度对于波纹管的回弹力的变化敏感，这就进而对于波纹管的几何特性和材料特性的变化敏感。

因此，需要下述的用于指示可膨胀套囊中的压力的方法和设备，所述方法和设备对几何结构以及材料的变化不敏感，并且对设备的空间定向不敏感。

发明内容

本发明的一个方面有利地提供了一种压力指示装置，所述压力指示装置包括其中限定出圆柱形孔的外壳以及可移动地布置在圆柱形孔之内的活塞。所述外壳包括可被可见光透过的第一部分、第一端部构件以及与第一端部构件相对的第二端部构件。第一可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第一端部构件限定出。第二可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第二端部构件限定出，使得所述第二可变空间被密封在所述活塞和所述外壳的第二端部构件之间。入口端口由所述外壳的第一端部构件限定出并且与所述第一可变空间流体连通；活塞旁路通道布置在所述圆柱形孔的外部并且与所述入口端口流体连通。出口端口由所述外壳的第二端部构件限定出，使得出口端口与所述活塞旁路通道流体连通。

本发明的另一方面有利地提供了可膨胀的可膨胀套囊、流体接通至所述可膨胀的可膨胀套囊的导管以及通过导管流体接通至所述可膨胀的可膨胀套囊的压力指示装置。压力指示装置包括其中限定出圆柱形孔的外壳以及可移动地布置在圆柱形孔之内的活塞。所述外壳包括可被可见光透过的第一部分、第一端部构件以及与第一端部构件相对的第二端部构件。第一可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第一端部构件限定出，并且第二可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第二端部构件限定出，使得所述第二可变空间被密封在所述活塞和所述外壳的第二端部构件之间。入口端口由所述外壳的第一端部构件限定出并且与所述第一可变空间流体连通。活塞旁路通道布置在所述圆柱形孔的外部并且与所述入口端口流体连通。出口端口由所述外壳的第二端部构件限定出，使得出口端口与所述活塞旁路通道流体连通。

因此，本文已经概括地(而不是宽泛地)描述了本发明的特定实施例，以便本发明的详细说明在此可被更好地理解并且以便本发明对本领域的贡献可以更好地被理解。当然，本发明的另外的实施例将在下文描述并且将形成本发明的从属权利要求的主题。

在这方面，在详细地说明本发明的至少一个实施例之前，应明白，本发明在本发明的应用中并不限于以下说明中陈述的或附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够为除了所描述的那些实施例以外的实施例并且能够以多种方式被实践和执行。另外，本文中所使用的用语和术语以及摘要是为了进行描述，并且不应当认为是限制性的。

照此，本领域技术人员应理解，本公开内容所基于的设想可容易地被用作用于设计执行本发明的数个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，权利要求被认为包括这种等价构造，只要其不超出本发明的精神和范围。

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施例的压力套囊系统的示意图；

图2示出根据本发明的另一实施例的压力套囊系统的示意图；

图3示出根据本发明的一个实施例的气管内导管系统的示意图；

图4示出图3中所示的气管内导管系统沿截面4-4的横截面；

图5示出根据本发明的一个实施例的压力指示器的透视图；

图6示出图5中的压力指示器的左侧视图；

图7示出图6中所示的压力指示器沿截面7-7的横截面视图；

图8示出根据本发明的一个或多个实施例的压力指示器的另一方面的透视图；

图9示出图6中所示的压力指示器的另一实施例沿截面7-7的横截面视图。

具体实施方式

将参照附图来说明本发明，附图中相同的附图标记始终代表相同的部件。根据本发明的一实施例提供了一种压力指示器，所述指示器用于检测施加到可膨胀套囊上的膨胀压力。

图1示出根据本发明的一个实施例的压力套囊系统10的示意图。压力套囊系统10包括通过供给通道16与加压流体源14流体连通的可膨胀套囊12。压力套囊系统10进一步包括与供给通道16流体连通的压力指示器18，使得来自加压流体源14的加压流体流在流动到可膨胀套囊12的途中流动穿过压力指示器18。举例而言，加压流体可以包括任何液态流体(例如，水)或任何气态流体(例如，空气)。

压力套囊系统10可包括布置在供给通道16中的第一阀20以及第二阀24，所述第二阀24从供给通道16分支出并且与该供给通道流体连通。在本发明的一个实施例中，第一阀20为止回阀，该止回阀定向成使第一阀20仅允许沿着从加压流体源14朝向可膨胀套囊12的方向的流动。在本发明的另一实施例中，第一阀20为常闭式的装有弹簧的隔离阀(spring-loaded isolation valve)，所述常闭式的装有弹簧的隔离阀配置成通过作为加压流体源14的接合压力套囊系统10的注射器鲁尔接头来打开。在本发明的又一实施例中，阀24为手动操作的排放阀。在本发明的又一实施例中，阀24为装有弹簧的卸压阀，所述卸压阀配置成在阈值高压下从可膨胀套囊12泄压。

加压流体源14可包括：任何泵，例如，注射器、弹性球、旋转泵或容积式泵；对流体加压的增压室；它们的组合；或者领域内技术人员已知的用于供给加压流体的任何其它装置。可膨胀套囊12可包括弹性薄膜或领域内技术人员已知的在加压时膨胀的其它结构。可膨胀套囊12的示例包括气管内导管或气管切开插管。

图2示出根据本发明的一个替代性实施例的压力套囊系统10的示意图。在图2中，压力指示器18通过分支通道25与供给通道16流体连通。此处，压力指示器18具有与供给通道16流体连通的入口，但所述压力指示器不具有出口。

现在参照图3和图4，应当领会的是，图3示出根据本发明的一个实施例的气管内导管系统26的示意图；并且图4示出图3中所示的气管内导管系统26沿截面4-4的横截面。气管内导管系统26包括细长导管28，所述细长导管限定出穿过其的主内腔30(参见图4)。可膨胀套囊12围绕细长导管28的外周缘32布置。在一个实施例中，可膨胀套囊12在可膨胀套囊中限定出围绕细长导管28的环形空间。

细长导管28可进一步限定出充给内腔34(参见图4)，所述充给内腔流体接通至可膨胀套囊12内的空间。供给通道16可流体接通至充给内腔34，并借此实现可膨胀套囊12和加压流体源14之间的流体连通。

图5示出根据本发明的一个实施例的压力指示器18的透视图。压力指示器18包括外壳36和可移动地布置在所述外壳之内的活塞38。外壳36限定出入口端口40并且还可限定出出口端口42。压力指示器18可通过入口端口40和出口端口42流体接通至供给通道16(参见图1)，或在不存在出口端口42时仅通过入口端口40接通至供给通道16(参见图2)。

参照图6和图7，应领会的是，图6示出图5中的压力指示器18的左侧视图；并且图7示出图6中所示的压力指示器沿截面7-7的横截面视图。外壳36包括布置在入口端构件46和出口端构件48之间的管体44。管体的内表面在管体中限定出孔52。在本发明的一个实施例中，孔52具有广义圆柱形的形状并且沿着孔52的轴线58延伸。在本发明的另一实施例中，孔52具有圆柱形的形状。管体的外表面60可以呈或不呈与孔52相同的形状。

活塞38可通过一个或多个围绕活塞的外周表面56布置的密封件54与管体44的孔52接合。在本发明的一个实施例中，活塞38仅包括一个密封件54。在本发明的另一实施例中，活塞38包括至少两个密封件54。然而，应领会的是，活塞38可包括任何数量的密封件54。

所述一个或多个密封件54可具有O形圈结构。O形圈结构可具有圆形横截面；多边形横截面，例如正方形横截面；椭圆形横截面；C形横截面；J形横截面；W形横截面或领域内技术人员已知的任何O形圈横截面。此外，所述一个多个密封件54可被布置在由活塞38的外周表面56限定出的一个或多个圆周槽62内。

管体44与入口端构件46之间的界面64在管体与入口端构件之间形成流体密封。此外，管体44与出口端构件48之间的界面66可在管体与出口端构件之间形成流体密封。管体44可通过焊接、粘接、螺纹连接或领域内技术人员已知的其它接合方法来接合到入口端构件46或出口端构件48。

孔52、入口端构件46以及活塞38限定出第一可变空间72。此外，孔52、出口端构件48以及活塞38限定出第二可变空间74。在本发明的一个实施例中，第二空间74被完全密封在孔52、出口端构件48和活塞38之间。可选地，在替代性实施例中，出口端构件48限定出排放通道76以及弹性构件78(参见图9)，排放通道76与第二空间74和压力指示器18的周围环境流体连通，弹性构件78朝向入口端构件46偏压活塞38。举例而言，弹性构件78可以是布置在第二空间74之内的压缩弹簧(如图9所示)，或是布置在第一空间72之内的拉簧(未示出)。

入口端构件46的内部部分80限定出贯穿其的第一流体通道82。第一流体通道82与入口端口40和第一空间72流体连通。入口端构件46的内部部分80可进一步限定出包含卸压装置86的卸压端口84。卸压装置可包括易碎元件(例如，破裂盘)、压合到卸压端口84中的弹性阻挡器、压力致动阀或领域内技术人员已知的其它卸压装置。当卸压装置86被第一流体通道82内的过量的压力致动时，第一流体通道经由卸压端口84与压力指示器18的周围环境流体连通。

外壳36进一步包括活塞旁通管88，活塞旁通管88限定出位于其中的旁路通道90。在本发明的一个实施例中，活塞旁通管88为具有轴线92的直管，所述轴线92大致平行于孔52的轴线58。在本发明的另一实施例中，活塞旁通管88的轴线92与孔52的轴线58之间的距离94大于管体44的外径96与活塞旁通管88的外径98之和的一半(距离94>[直径96+距离98]/2)。

管体44的外表面102和活塞旁通管88的外表面104可在它们之间形成间隙100。在一个实施例中，间隙100不大于活塞旁通管88的外径98。替代性地，活塞旁通管88的外表面104与管体44的外表面102之间可以不存在间隙。

出口端构件48的内表面106可进一步限定出位于其中的第二流体通道108。第二流体通道108与旁路通道90和出口端口42流体连通，使得出口端口42可以通过供给通道16与可膨胀套囊12流体连通(参见图1和图3)。在本发明的一个实施例中，第二流体通道108不与第二空间74流体连通。

第一流体通道82的轴线110可以与第二流体通道108的轴线112大致同轴。此外，第一流体通道82的轴线110、第二流体通道108的轴线112以及孔52的轴线58彼此之间可以大致同轴。

应领会的是，平行排布以及活塞旁通管88相对于管体44的紧密贴近导致针对压力指示器18的有利紧凑并同轴的构造。还应领会的是，孔52的轴线58的与第一流体通道82的轴线110或第二流体通道108的轴线112的大致同轴的排布可进一步促进有利的紧凑布置，这种布置有利地容纳作为流体通道一部分的同轴装置。

图8示出根据本发明的一个或多个实施例的压力指示器的另一方面的透视图。如图8所示，至少管体44的部分114可被可见光透过，使得能够透过部分114看见活塞38。部分114可以是透明的或仅是半透明的。管体44可由可被可见光透过的材料制成，例如玻璃、纯聚合物、它们的组合或领域内技术人员已知的可被可见光透过的其它结构材料。

压力标记(indicia)116可被布置在管体44上。在一个实施例中，压力标记116布置成邻接管体44的可被可见光透过的部分114。在另一实施例中，压力标记116自身可被可见光透过，使得既可以透过管体44看见活塞38，也可以透过压力标记116看见活塞38。压力标记116可包括沿管体44的轴向方向布置的多个分立区域118。在本发明的一个实施例中，所述多个分立区域118包括第一区域120、第二区域122和第三区域124，所有这些区域沿着管体44的轴向方向相继地布置。在本发明的另一实施例中，第一区域120为黄色，第二区域122为绿色并且第三区域124为红色。

当第一空间72内的压力为大气压力时，位于孔52内的活塞可被朝向入口端构件46偏压。例如通过第一空间72和第二空间74之间的压力的差额、作用在活塞38上的弹性构件78、储存在第二空间74内的充入气体(具有比大气压力更大的压力)的加载或它们的组合，活塞可被朝向入口端构件偏压。

压力通过供给通道16从加压流体源14施加到压力指示器18的入口端口40，该压力给予的力趋于使活塞38顺着沿孔52的轴线58的方向从入口端构件46朝向出口端构件48位移。活塞沿朝向出口端构件48的方向的位移对布置在第二空间74内的气体、弹性元件或它们的组合做功，并借此给予反作用力，所述反作用力抵抗第一空间中的压力给予活塞的压力。因此，活塞38在孔52内的轴向位置126与第一空间内的压力呈函数相关的关系。

应领会的是，活塞在孔52内的轴向位置126与第一空间72内的压力之间的函数关系不依赖于复杂的(complex)波纹管元件的结构参数或材料特性。因此，通过从源头上消除可影响校准的制造偏差，根据本发明的用于指示压力的设备和方法相比传统途径提高了测量精度。

在一个实施例中，举例而言，活塞38具有中空结构并且由诸如聚合物的轻质材料制成。活塞38进而可被制造成具有非常轻的重量，使得压力指示器18的精度对压力指示器18相对于重力的空间定向不敏感。

活塞38可以包括指示器刻度128，指示器刻度128限定出活塞38上的参考位置，所述参考位置用于识别活塞38在压力指示器内的轴向位置126。因此，指示器刻度128相对于压力标记116的位置可提供对压力指示器18的第一空间72内的压力的指示。

在本发明的一个实施例中，压力标记116的第一区域120对应于低于第一目标压力的压力范围，第三区域124对应于超过第二目标压力的压力范围，并且第二区域122对应于介于第一目标压力和第二目标压力之间的可接受的压力范围。因此，置于第一区域120内的指示器刻度128可指示出测得的压力很低，置于第二区域122内的指示器刻度128可指示出测得的压力可被接受，并且置于第三区域124内的指示器刻度128可指示出测得的压力很高。

尽管压力指示器18用于指示压力套囊系统10内的流体压力，但是压力指示器18还可用于测量得益于定量或定性流体压力指示的其它系统中的流体压力。

本发明的许多特征和优点通过详细的说明而变得更加清楚，并且因此，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的实质精神和范围内的本发明的所有这种特征和优点。此外，因为本领域技术人员容易想到许多修改和变形，所以不希望将本发明限制在所示的和所描述的精确构造和操作中，并且因此，所有适当的修改和等价物都可被认为落入本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种压力指示装置，包括：

外壳，所述外壳包括管体，所述管体中限定出圆柱形孔，所述外壳包括：

第一部分，所述第一部分能被可见光透过，

第一端部构件，以及

与所述第一端部构件相对的第二端部构件，所述管体布置在第一端部构件和第二端部构件之间；

第一界面，所述第一界面在所述管体与所述第一端部构件之间形成流体密封；

第二界面，所述第二界面在所述管体和所述第二端部构件之间形成流体密封；

活塞，所述活塞可移动地布置在所述圆柱形孔内；

第一可变空间，所述第一可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第一端部构件限定出；

第二可变空间，所述第二可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第二端部构件限定出；

布置在所述活塞和所述圆柱形孔之间的至少一个密封件，使得所述第二可变空间被完全密封在所述圆柱形孔、所述第二端部构件和所述活塞之间；

入口端口，所述入口端口由所述外壳的第一端部构件限定出并且与所述第一可变空间流体连通；

活塞旁路通道，所述活塞旁路通道布置在所述圆柱形孔的外部并且与所述入口端口流体连通；以及

出口端口，所述出口端口由所述外壳的第二端部构件限定出，并且所述出口端口与所述活塞旁路通道流体连通；

其中，位于所述圆柱形孔内的活塞仅通过所述第一可变空间中的流体压力和所述第二可变空间中的流体压力的平衡而被朝向所述第一端部构件偏压，使得：当所述第一可变空间内的压力为大气压力以及储存在所述第二可变空间内的气体具有比大气压力更大的压力的加载时，位于所述圆柱形孔内的活塞被朝向所述第一端部构件偏压；以及

其中，所述圆柱形孔内的活塞沿朝向所述第二端部构件的方向的位移对布置在所述第二可变空间内的气体做功，因而给予反作用力，所述反作用力抵抗由所述第一可变空间中的压力给予所述活塞的压力。

2.根据权利要求1所述的压力指示装置，其中，所述活塞旁路通道的纵向轴线大致平行于所述圆柱形孔的纵向轴线。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的压力指示装置，其中，所述入口端口的轴线与所述圆柱形孔的纵向轴线大致同轴。

4.根据权利要求1和2中任一项所述的压力指示装置，其中，所述出口端口的轴线与所述圆柱形孔的纵向轴线大致同轴。

5.根据权利要求1所述的压力指示装置，其中，所述至少一个密封件包括多个密封件。

6.根据权利要求1和2中任一项所述的压力指示装置，进一步包括布置在所述外壳上的压力标记。

7.根据权利要求6所述的压力指示装置，进一步包括位于所述活塞上的指示器刻度，使得所述指示器刻度相对于所述压力标记的位置指示所述第一可变空间中的压力。

8.根据权利要求6所述的压力指示装置，其中，所述压力标记划分出三个压力量级区域，所述三个压力量级区域沿着所述外壳的圆柱形孔的纵向轴线的方向相继地分布。

9.根据权利要求6所述的压力指示装置，其中，所述压力标记被布置在所述外壳的能被可见光透过的第一部分上，并且所述压力标记能被可见光透过，使得能透过所述压力标记和所述外壳的第一部分看见所述活塞。

10.一种可膨胀套囊设备，包括：

可膨胀套囊；

导管，所述导管流体接通至所述可膨胀套囊；以及

压力指示装置，所述压力指示装置通过上述导管流体接通至所述可膨胀套囊，所述压力指示装置包括：

外壳，所述外壳包括管体，所述管体中限定出圆柱形孔，所述外壳包括：

第一部分，所述第一部分能被可见光透过，

第一端部构件，以及

与所述第一端部构件相对的第二端部构件，所述管体布置在第一端部构件和第二端部构件之间；

第一界面，所述第一界面在所述管体与所述第一端部构件之间形成流体密封；

第二界面，所述第二界面在所述管体和所述第二端部构件之间形成流体密封；

活塞，所述活塞可移动地布置在所述圆柱形孔内；

第一可变空间，所述第一可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第一端部构件限定出；

第二可变空间，所述第二可变空间由所述圆柱形孔、所述活塞和所述外壳的第二端部构件限定出，使得所述第二可变空间被密封在所述活塞和所述外壳的第二端部构件之间；

至少一个布置在所述活塞和所述圆柱形孔之间的密封件，使得所述第二可变空间被完全密封在所述圆柱形孔、所述第二端部构件和所述活塞之间；

入口端口，所述入口端口由所述外壳的第一端部构件限定出并且与所述第一可变空间流体连通；

活塞旁路通道，所述活塞旁路通道布置在所述圆柱形孔的外部并且与所述入口端口流体连通；以及

出口端口，所述出口端口由所述外壳的第二端部构件限定出，并且所述出口端口与所述活塞旁路通道流体连通；

其中，位于所述圆柱形孔内的活塞仅通过所述第一可变空间中的流体压力和所述第二可变空间中的流体压力的平衡而被朝向所述第一端部构件偏压，使得：当所述第一可变空间内的压力为大气压力以及储存在所述第二可变空间内的气体的加载具有比大气压力更大的压力时，位于所述圆柱形孔内的活塞被朝向所述第一端部构件偏压；以及

其中，所述圆柱形孔内的活塞沿朝向所述第二端部构件的方向的位移对布置在所述第二可变空间内的气体做功，因而给予反作用力，所述反作用力抵抗由所述第一可变空间中的压力给予所述活塞的压力。

11.根据权利要求10所述的可膨胀套囊设备，其中，所述活塞旁路通道的纵向轴线大致平行于所述圆柱形孔的纵向轴线。