CN105377357A - 用于导管的压力控制磁阀 - Google Patents

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Abstract

提供了一种被放置在导管和5收集袋中间的尿控制装置。所述尿控制装置包括第一钟形壳体和第二钟形壳体，其具有设置在所述第一壳体和所述第二壳体之间的磁阀。当来自流过本发明导管的尿的压力进入所述第一腔室且超过所述10阀中的磁吸力时，所述阀枢转地打开，从而允许所述尿流过所述打开阀并进入所述第二腔室。由于所述腔室的形状，二次力在所述第二腔室中产生低压区，这有助于充分排空膀胱。一旦流动停止，所述磁阀15即枢转地闭合，从而允许尿压力再次产生。各种样本端口和空气进入端口可设置在所述装置上。

Description

用于导管的压力控制磁阀
相关申请索引
本申请要求于2013年1月16日提交的美国临时专利申请序列号61/753,020(该申请的公开内容以其整体通过引入的方式并入本文)、于2014年1月14日提交的美国临时专利申请序列号61/927,078(该申请的公开内容也以其整体通过引入的方式并入本文)和于2014年1月15日提交的美国临时专利申请序列号61/927,916(该申请的公开内容也以其整体通过引入的方式并入本文)的权益。
发明背景
使用导管以允许患者在接受医疗或为了其它原因的同时来排尿是公知的。
这种类型的一个共同导管被称为Foley导尿管。Foley导管是穿过尿道并进入膀胱的柔性管。该管具有向下沿其长度穿过的两个独立的通道，或管腔。一个管腔的两端处开口，并允许尿排到收集袋中。另一管腔在外侧端处具有阀并连接到在尖端处的球囊；球囊在其位于膀胱内时会充满无菌水而膨胀，以便阻止其滑出。Foley导管通常由硅橡胶或天然橡胶制成。
这个名字来自于设计师F.Foley博士，是20世纪30年代在马萨诸塞州的波士顿工作的外科医生。他最初的设计是被的C.R.Bard和新泽西州MurrayHill公司(其生产了第一个原型并为了纪念外科医生而为其命名)采用。
Foley导管的相对尺寸是使用法国单元(F)来描述。最常见的尺寸是10French到28French。1French的导管的直径为0.33mm。
Foley导管有几种子类型：“Coudé”(法语肘形)导管在尖端处具有45°弯曲以允许容易穿过增大的前列腺。“Counciltip”导管在尖端处具有小孔，其允许它们能够被传递过引线。“三路”或“三腔”导管具有第三通道，其用于注入无菌盐水或其它灌注液。这些主要用于手术后的膀胱或前列腺以洗去血液和血块。
Foley导管的主要问题是它们具有促进尿路感染(UTI)的倾向。这是因为细菌可活动到达导管并到达膀胱(在这里尿可能会被感染)而发生。为了解决这个问题，行业正在为抗菌涂层的导管而努力。这是有帮助的，但还没有完全解决这个主要问题。还有一个问题是，Foley导管趋向于随着时间的推移会被可阻碍排泄的生物膜涂覆。这会增加留在膀胱中的停滞尿的量，这会进一步促进尿路感染的问题。当Foley导管被堵塞时，必须对其冲洗或更换。
此外，长期使用这种导管可能会导致膀胱的收缩和用于控制尿流的肌肉的肌肉张力的损失。在这种情况下，当导管被移除时，可能会导致失禁。本发明克服了这些问题并且可与任何导管一起使用，并且不限于Foley尿管。导管使用的这些和其它问题将通过使用下面描述的本发明来解决。
发明概要
本发明包括尿流控制装置，其被放置在导管和收集袋中间的尿流管腔中。尿流控制装置处于人体的外部。尿流控制装置包括输入端口，其连接到顶部的尿流管腔且然后进入输入壳体。输入壳体适于保持磁阀组件，其在闭合时停止尿流，且在打开时允许尿流入钟形输出壳体或卵形输出壳体中。输出壳体包括输出端口，其将连接到装置下方的尿流管腔，其又连接到尿收集袋。
磁阀组件包括壳体，其保持固定磁铁和皮瓣磁铁。下磁铁或皮瓣磁铁用于打开和闭合尿流路径。人体和膀胱产生内部压力以促使膀胱中的尿液。此外，在本发明的尿流控制装置中，具有由从至少膀胱到下磁铁或门磁铁或皮瓣磁铁的尿流管腔的长度内的尿液产生的额外压力。当这些压力小于固定磁铁和皮瓣磁铁之间的磁吸引力时，皮瓣磁铁保持牢固地闭合，从而阻止尿流通过尿流控制装置。当这些压力克服了固定磁铁和皮瓣磁铁的吸引力时，皮瓣磁铁枢转地移动到打开位置，从而允许尿液流过磁阀并进入钟形输出壳体或卵形输出壳体。固定磁铁不移动且固定磁铁所停靠的壳体的部分包括开口，其允许尿液在皮瓣磁铁处于打开位置时流过。当压力达到临界压力值以克服固定磁铁和皮瓣磁铁的磁吸力时，皮瓣磁铁铰接地打开，从而允许尿液流入钟形输出壳体或卵形输出壳体中。该临界压力值至少是上述压力(即膀胱压力和管腔压力)的组合。
组合以弥补该临界压力的额外压力也可包括通过管腔和尿流控制装置的流动尿液的动量以及任何重力。钟形输出壳体或卵形输出壳体由流过输出壳体的尿液的旋流或涡流效应产生额外压力，这将增加尿流的速度并保持稳定的向下力或压力(其保持皮瓣磁铁打开)，直到膀胱已经有效地排出尿。当膀胱没有尿液且没有或多或少流动的尿液时，活动阀磁铁铰接地闭合，这防止了尿回流到膀胱或尿控制装置的上壳体中。
不同磁铁强度可用于容纳较大或较小临界压力以打开磁阀皮瓣磁铁。这些临界压力可因人而异且可针对不同膀胱效率和相关联的肌肉张力的个体而被优化。采用具有导管的本发明的尿控制装置具有模拟“正常”非导尿排尿的效应，这将阻止膀胱收缩、将有助于防止失禁，并将有助于在导管被移除的时候防止尿路感染。
样本端口被设置为通过尿流控制装置的圆柱形元件部分的侧壁。圆柱形元件位于输入端口和输入壳体的中间。对于在其上进行的各种医学测试，这种结构将允许从装置无菌地移除尿样本。
另一孔被设置为通过输出端口的侧壁。该孔由可透过空气但耐流体的过滤器覆盖，其允许空气通过输出端口的侧壁进入尿流控制装置。过滤器具有防止尿漏出输出端口的另一性质。
过滤器覆盖的孔允许尿流控制装置内的压力平衡并产生在下管腔向下行进到收集袋的微小气泡(约20％的氧)。该气泡作用和氧的灭菌效应将防止生物膜在管腔或收集袋的内壁上形成。
尿控制装置可被制造成具有无菌的导管的试剂盒。或者，导管的管腔可在膀胱和尿液收集袋中间切割，且管腔的顶部分将被插入尿控制装置的输入端口中且管腔的底部分将被插入尿控制装置的出口端口中。
因此本发明的目的是提供具有入口壳体的流量控制装置，其具有设置在入口壳体上的磁铁壳体，磁铁壳体具有形成于其中用于将固定磁铁容纳在其中的孔，磁铁壳体具有带有形成于其中的环形孔的环形肩部和从环形肩部突起并围绕环形孔的环形圈。皮瓣磁铁设置在环形肩部且被吸引到固定磁铁并相对流量控制装置中的流体的压力而抵靠环形圈保持。固定磁铁和皮瓣磁铁的尺寸被设计为具有被设置为预定值的吸引力，其中当作用于环形开口处的皮瓣磁铁上的流体的压力超过吸引力时，会导致皮瓣磁铁以一定角度远离环形孔枢转，同时保持至少部分地与磁铁壳体接触。
根据本发明的另一特征，出口壳体固定到入口壳体，且出口壳体具有形成于其中的出口壳体开口，皮瓣磁铁保持装置设置在出口壳体开口上以防止皮瓣磁铁从磁铁壳体上脱落和离开。
在根据本发明的又另一特征，皮瓣磁铁保持装置限定与磁铁壳体的距离，这限制了皮瓣磁铁枢转到45度或更小的角度。
根据本发明的再另一特征，磁铁保持装置具有内壁，且皮瓣磁铁的直径大于内壁和环形开口的边缘之间的最大距离，使得在不完全覆盖环形孔的情况下，皮瓣磁铁不能抵靠磁铁壳体而定位。
根据本发明的又再另一特征，出口壳体限定环形碗形腔室，其通向碗形腔室的底部处的排放孔，碗形腔室具有从排放孔纵向延伸的环形壁区域。
根据本发明的另一特征，碗形腔室在环形壁区域内不含将扰乱涡流的任何结构。
根据本发明的又另一特征，环形壁区域基本上延伸到磁铁保持装置。
根据本发明的又再另一特征，磁铁保持装置具有内壁和在内壁上的相对点之间延伸的条带，条带用于防止皮瓣磁铁与磁铁壳体分离。
根据本发明的另一特征，预定值被设置为在7.5-10.5英寸H2O的压力实现时相对皮瓣磁铁释放。
根据本发明的又另一特征，磁铁壳体在磁铁壳体的孔上具有环形凸缘以用于将固定磁铁保持在磁铁壳体的孔中。
根据本发明的另一目的，磁铁壳体在其第一纵向端部处具有固定磁铁；磁铁壳体在相对第一纵向端部的磁铁壳体的第二纵向端部处具有形成于其中的环形孔，皮瓣磁铁设置在第二纵向端部且用于被吸引到固定磁铁并相对作用在皮瓣磁铁上的流体的压力而抵靠磁铁壳体保持，固定磁铁和皮瓣磁铁的尺寸被设计为具有被设置为预定值的吸引力，其中当作用于环形开口处的皮瓣磁铁上的流体的压力超过吸引力时，会导致皮瓣磁铁以一定角度远离环形孔枢转，同时保持至少部分地与磁铁壳体接触；出口壳体设置在磁铁壳体的第二纵向端部，出口壳体限定环形碗形腔室，其通向碗形腔室的底部处的排放孔，碗形腔室具有从排放孔纵向延伸的环形壁区域，碗形腔室在环形壁区域内不含将扰乱涡流的任何结构。
根据本发明的附加特征，出口壳体具有形成于其中的出口壳体开口，皮瓣磁铁保持装置设置在出口壳体开口中以防止皮瓣磁铁从磁铁壳体上脱落和离开。
根据本发明的另一附加特征，磁铁保持装置具有内壁，皮瓣磁铁的直径大于内壁和环形开口的边缘之间的最大距离，使得在不完全覆盖环形孔的情况下，皮瓣磁铁不能抵靠磁铁壳体而被定位。
根据本发明的又一附加特征，环形壁区域基本上延伸到磁铁保持装置。
根据本发明的又再一个附加特征，磁铁保持装置具有内壁和在内壁上的相对点之间延伸的条带，条带用于防止皮瓣磁铁与磁铁壳体分离。
根据本发明的附加特征，预定值被设置为在7.5-10.5英寸H2O的压力实现时相对皮瓣磁铁释放。
本发明的又另一目的是具有磁铁壳体，其在磁铁壳体的第一纵向端部处具有固定磁铁，磁铁壳体在相对第一纵向端部的磁铁壳体的第二纵向端部处具有形成于其中的环形孔；皮瓣磁铁，其设置在第二纵向端部且用于被吸引到固定磁铁并相对作用在皮瓣磁铁上的流体的压力而抵靠磁铁壳体保持，固定磁铁和皮瓣磁铁的尺寸被设计为具有设置为预定值的吸引力，其中当作用于环形开口处的皮瓣磁铁上的流体的压力超过吸引力时，会导致皮瓣磁铁以一定角度而远离环形孔枢转，同时保持至少部分地与磁铁壳体接触。
附图说明
图1是本发明的尿控制装置的分解图。
图2A是包括输入端口和上壳体的尿控制装置的上部分的侧视图。
图2B是沿图2A的线2B-2B截取的截面图。
图3是具有处于闭合位置的下磁铁的尿控制装置的磁铁壳体的截面图。
图4是具有处于打开位置的下磁铁的尿控制装置的磁铁壳体的截面图。
图5A是尿控制装置的一些组件的分解局部截面和剖视图。
图5B是组装的尿控制装置的外部的侧视图。
图6是放置为与从膀胱和尿收集袋的中间的导管与尿流管腔成一条直线的尿控制装置的视图。
图7A是具有处于闭合位置的皮瓣磁铁的尿控制装置的截面图。
图7B是图7A的圆形区域中所示的尿控制装置的一部分的特写视图。
图8A是具有处于打开位置的皮瓣磁铁的尿控制装置的截面图，其示出通过从上部尿流管腔到下出口壳体然后到下部尿流管腔的整个尿流控制装置的代表尿液流。在下壳体中可看到具有涡流效应的尿流。
图8B是图8A的圆形区域中所示的尿控制装置的一部分的特写视图。
图9是尿控制装置的磁铁壳体的透视图，其示出用于由固定磁铁朝向下皮瓣磁铁流动的尿液的多个开口。
图10A是尿控制装置的磁铁壳体的侧视图。
图10B是尿控制装置的磁铁壳体的俯视图。
图10C是尿控制装置的磁铁壳体的仰视图。
图10D是沿图10A的线10D-10D截取的尿控制装置的磁铁壳体的视图。
图10E是沿图10A的线10E-10E截取的尿控制装置的磁铁壳体的视图。
图11是磁铁保持装置的平面视图。
图11A是沿图11的线11A-11A截取的截面图。
图12是示出碗形腔室中的流体的涡流的导管的截面图。
具体实施方式
现在特别参考图1，在导管(诸如已经插入患者111的膀胱112中的Foley导管11(如图6所示))的下游采用的尿控制装置10的分解图。尿控制装置10包括上管腔或第一管腔82，其连接到Foley导管11并形成用以容纳来自膀胱112的尿液120A的通道。管腔82连接到尿控制装置10的输入端口12。在一些实施方案中，无菌输入端口盖18适于被装配到带倒钩的输入端口12以保持带倒钩的输入端口12清洁。无菌输入端口盖18被移除且上管腔82摩擦地互相装配到输入端口12的顶部上的中心孔13上。下管腔或第二管腔84摩擦地固定到尿控制装置10的带倒钩的出口端口29上且锁定盖微端口盖30可将管腔84固定到其上。
在其它实施方案中，试剂盒将形成有Foley导管11，且第一管腔82可已经固定在输入端口12且第二管腔84也已经固定到带倒钩的出口端口29的出口。
第一腔82形成中心通道86的开始处以使尿液120A流过尿控制装置10的整个长度。尿液120A的流动被示于图8A中。第二管腔84完成从尿控制装置10到尿液收集袋110的中心通道86。
从输入端口12的底部下垂的是具有圆柱形侧壁63的圆柱元件62。圆柱形元件62包括中心通道86。采样端口16被设置为通过圆柱形元件62的圆柱形侧壁63以提供中心通道86和其中的尿液120A的入口。采样端口16具有自密封硅胶塞16A以用于在需要时提供尿液样本入口。
上壳体或入口壳体或第一壳体60和可附接的下壳体、出口壳体或第二壳体14处于圆柱形元件62的正下方并与其接合。在其内，磁铁壳体20通过摩擦装配支撑在第一壳体60内。参考图3和图4，磁铁壳体20包括用以使固定磁铁22牢固地容纳在其中的顶孔68。固定磁铁22被压装配到孔68中并因此固定在孔68中且不会移动。为了进一步固定固定磁铁22，向内面向的径向凸缘150设置在孔68的上圆周边周围。最佳见图1和图5A，皮瓣磁铁保持装置26在磁铁壳体20的底部的区域中形成用于可移动的皮瓣磁铁24的下边界。下磁铁保持装置26具有顶部开口64、圆柱形侧壁70、底部开口72，和一对垂直窄条带74。一对垂直窄条带74位于底部开口72并连接到形成用于皮瓣磁铁24的阻挡屏障的圆柱形侧壁70。由条带74形成的该阻挡屏障防止皮瓣磁铁24离开磁铁保持装置26。保持装置26的条带74还用于限制皮瓣磁铁24的开口的角度，并防止皮瓣磁铁24除了移动到保持装置26内还移动到第二壳体14的碗形物或腔室17中。优选地，保持装置26的内部高度27A不大于约磁铁24的直径。
第一壳体60和出口第二壳体14优选由(Texas的Woodlands的ChevronPhillipsChemicalCompanyLPLtd.公司的美国注册商标)(聚碳酸酯，其具有透明的材料性质)制成。也可采用其它材料，只要它们具有所需的材料性质即可。
磁铁壳体20优选由硅树脂制成。所述硅树脂将包括医用级硅酮，其具有硬度计上测量的4(+/-)1肖氏(SHORE)A的硬度值。这给出了约3-5肖氏A的范围。也可使用其它材料，只要它们具有所需的材料性质即可。
在该讨论中，且最佳见图8A，尿液流120被示出穿过尿流控制装置10。尿液流120显示通过尿流控制装置10的尿液120A的流动路径。
磁铁壳体20，包括凸缘或环形肩部80。磁铁壳体20装配到第一壳体60内，使得应肩部80被装配到腔室88中且在直径D2内抵靠内壁88A。肩部80的尺寸被适当地设计使得肩部80的高度稍大于壁88A，使得当第二壳体14相互装配到第一壳体60中时，肩部80将被压缩以相对磁铁保持装置26的顶边缘77并相对第二壳体14的顶边缘15产生压缩密封。肩部80的底部中心部分包括扁平环形环81。肩部80的上方是四个开口98，其穿过磁铁壳体20的外侧壁144，如图9和图10A所示。开口98必须足够大以允许鸟粪石晶体或夹带在尿液流120中的其它石块或晶体穿过开口98。通过使开口98足够大，可防止由鸟粪石晶体或夹带在尿液流120中的其它材料造成的堵塞。
当皮瓣磁铁24处于打开位置(如图4和图8A所示)时，在旋转动作中，尿液120将流过四个开口98、通过孔105、流过皮瓣磁铁22并进入具有卵形内部形状的第二壳体14中。尿液流120A的该旋转动作示于图8A和图12中。在图8A中，在尿液120从皮瓣磁铁24上方并相对其流向并流过通向腔室17的底座处的排放孔17A的第二壳体14的内部碗形腔室17时，涡流产生并被示出具有涡流中所示的尿液120A的一部分。腔室17包括内部环形壁区域17B，其从排放孔17A朝向磁铁保持装置26延伸。也可参见图7A，图8A示出第二壳体14中的尿流120的象征部分以示出腔室17内的涡流、旋转或旋流的效应。这种效应基于用于无粘性流体(理想是无粘度的流体)流的伯努利(Bernoulli)原理，流体的速度增加与压力减小同时发生。因此，当膀胱112和尿流120的内部主体压力达到7.5-10.5英寸H2O范围内的压力时，皮瓣磁铁24将在铰接运动中释放，以将尿液流120引导到一个方向，这将优化尿120A的方向和流动，使得尿流120的增加速度将使皮瓣磁铁24保持在打开位置处，直到固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸引力达到皮瓣磁铁24将因为固定磁铁22的较大吸引力而闭合的水平。其结果是，由于尿流120的伯努利原理，铰接的皮瓣磁铁24的方向将通过尿流120提高腔室17内的旋流效应，这将增加尿流120的速度并保持稳定的向下力，从而保持皮瓣磁铁24打开，直到膀胱112已有效地排空尿120。
应指出，如图所示的碗形腔室17优选具有相对光滑的内壁、从排放孔17A纵向延伸的环形壁区域，并且碗形腔室在环形壁区域内不含将扰乱涡流的任何结构。此外，腔室17将不包括会扰乱或抑制涡流的任何内部结构。
在一个工作实施例中，固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的距离是0.630英寸+0.005/-.000英寸。固定磁铁22的高斯(Gauss)强度是1225.0+/-10.0高斯。皮瓣磁铁24的高斯强度是635.0+/-15.0高斯。打开皮瓣磁铁24的液体的压力是7.75-10.5英寸/H2O。受到压力的皮瓣磁铁的表面积的量是A＝(Pi)(r2)。开口105的直径是0.201英寸，开口105的半径是0.1005英寸。
固定磁铁22和皮瓣磁铁24以磁场吸引的方式被定向。公知的是，磁铁具有磁极，一个正极或北极，由(N)指定，和一个负极或南极，由(S)指定。固定磁铁22可具有其是北极(N)的底部分34和其是南极(S)的顶部分32。在这种布置中，皮瓣磁铁24将具有其是南极(S)的顶部分36和其是北极(N)的底部分38。这种布置最佳参见图3和图4。
或者，固定磁铁22可具有其是南极(S)的底部分34和其是北极(N)的顶部分32。在这种情况下，皮瓣磁铁24必须具有其是北极(N)的顶部分36和其是南极(S)的底部分38。该替代实施方案在图3和图4中未示出。
在这些磁铁布置的任一布置中，皮瓣磁铁24都被吸引到固定磁铁22。皮瓣磁铁24和固定磁铁22两者通常都是具有直径和高度的圆柱形。固定磁铁22和皮瓣磁铁24可不同或具有大致相同的直径；然而，固定磁铁22的高度一般大于皮瓣磁铁24。
皮瓣磁铁24的直径或长度L2被选择为大于从磁铁保持装置26的内侧壁26A开始到由中心尿通道105的底部形成的孔的远侧形成的距离L1。这最佳参见图8B。在皮瓣磁铁24松脱的情况下，会永远需要闭合具有足够直径L2的孔以完全阻止尿液流过中心尿通道105。
在一个工作实施例中，固定磁铁22的直径是0.361英寸且高度是0.253英寸并具有约1225.00(+/-)10.0的高斯值，其中固定磁铁22的北侧朝向输入端口12。皮瓣磁铁24的直径是0.375英寸且高度是0.091英寸并具有约635.00(+/-)15.0的高斯值，其中北极的定向方向与固定磁铁22相同。当第一壳体60中的压力达到约7.75到10.5英寸H2O[4摄氏度下的纯净水]时，皮瓣磁铁24在铰链类似动作中打开。皮瓣磁铁24的开口响应于通过孔105的向下压在皮瓣磁铁24的顶部36的足够压力。
当皮瓣磁铁24处于打开位置时，皮瓣磁铁会将特定方向上的尿液流120引导到第二壳体14的腔室17中，这会启动涡流作用。这是因为皮瓣磁铁24铰接地打开且尿液流120相对皮瓣磁铁24并穿过其上被引导到一侧并向下进入第二壳体14的腔室17中。通过伯努利力的作用，第二壳体14的腔室17具有低于第一壳体60的腔室88中的压力的内部压力，从而将尿液120A吸入第二壳体14中。与腔室17中的较低压力结合的第二壳体14的腔室17的内部形状在尿液流120经过并相对皮瓣磁铁24传递并进入腔室17中并通过第二壳体14到达排放孔17A时引起尿液流120在涡流或旋流运动中移动。在皮瓣磁铁24处于打开位置时皮瓣磁铁24上的较低压力、所引发的涡流和定向流动的组合有助于将尿液120A更完全地从装置10和膀胱112中排出。这有助于移除在使用现有技术的传统连续流导管时可能留在膀胱112中的很久的、腐臭的、可能感染的尿液120A。
固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸引力将下磁铁24磁性地保持到肩部80的底侧和环形圈81。当皮瓣磁铁24处于闭合位置时，其阻止并防止尿液流120朝向第二壳体14流过通道86并流过孔105。如图3所示，皮瓣磁铁24顶部分36处于肩部80的中心阀尿通道105下方的闭合位置处。然而，在临界压力超过固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸引力时，皮瓣磁铁24将移动到打开位置。由于固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁力线，当皮瓣磁铁24打开时，皮瓣磁铁24以角度的方式移动，从而在通道105中产生开口，所述开口将打开通道86，从而允许尿液流120在皮瓣磁铁24的位置下方的通道86内继续流动。当临界压力克服固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸力阈值时，皮瓣磁铁24以角度打开，如图4所示。皮瓣磁铁24的最大打开位置将保持，直到皮瓣磁铁24抵靠下磁铁保持装置26的一个或多个垂直窄条带74。
皮瓣磁铁24以角度方式打开的能力归因于固定不可移动的固定磁铁22相对于成角度移动的皮瓣磁铁24的布置。在这种布置中，由固定磁铁22产生磁场，其使皮瓣磁铁24相对肩部80和凸缘81而吸引、支撑和保持。此外，皮瓣磁铁24产生磁场，其吸引固定磁铁22。当临界压力大于并因此克服了上固定磁铁22和可移动皮瓣磁铁24之间的吸引力时，则下固定磁铁24成角度地位移直到最大角度时，皮瓣磁铁24的一部分抵靠在下磁铁保持装置26上。由于在固定磁铁22和可移动的皮瓣磁铁24之间所产生和相互作用的微小不连续和不均匀磁场，所以可移动的皮瓣磁铁24将以角度方式向下移动，其中可移动的皮瓣磁铁24的顶部分36的一部分抵靠肩部80的凸缘81或磁性密切地吸引到肩部80和凸缘81。皮瓣磁铁24的底部分38朝向或抵靠磁铁保持装置26。
硅氧烷磁性壳体20摩擦地相互装配到上壳体60中。上壳体60可转动地附接到下壳体14到上壳体60，从而由上壳体60的内部的倒钩42(其装配到位于下壳体14中的槽44中)固定磁铁壳体20。当倒钩42在槽44中转动时，上壳体60被固定到下壳体14。
下壳体14具有大致卵形的内腔室88。从下壳体14的底部下垂的是容纳管腔84的带倒钩的出口端口29。微小端口孔28穿过带倒钩的出口端口29的侧壁。微小端口孔28允许大气进入通道86。微小端口孔28由微过滤器覆盖物28A(其由粘合剂附接或被分段保持到带倒钩的出口端口29的侧壁以覆盖孔28)覆盖。图5A示出四个微小端口孔28中的三个，其提供大气通过微小端口孔28进入的通道。覆盖有微小端口覆盖物28A的孔28允许空气进入通道86，但不允许液体流120通过孔28退出。孔28允许装置10中的压力平衡并产生微小的清洁气泡，其沿通道86向下行进到收集袋110。盖30具有允许与孔28的大气连通的开口28B。包含大约百分之二十(20％)的氧气的该大气的引入可杀灭许多微生物。进入通过微滤器覆盖物28A并进入微小端口孔28的大气中的氧气流到通道86中并进入管腔84。管腔84形成通道86的剩余部分且尿液流120随通道86继续到达尿收集袋110。通过微小端口孔28进入的氧的灭菌性质可防止生物膜形成于第二管腔84内部通道86和收集袋110的内部。生物膜形成由于气态氧杀灭微生物的事实而被阻止。这有助于防止尿流控制装置10和相关联的导管和尿收集袋110的回流和微生物污染。通过防止这种回流，降低了尿路感染。
现在特别参考图2A，示出包括带倒钩的输入端口12和上壳体60的尿控制装置10的上部分的俯视图。圆柱形元件62被示出处于带倒钩的输入端口12和上壳体60中间。硅胶塞16A被示出穿过圆柱形元件62的侧壁。自密封硅胶塞16A允许进入以采取来自患者的尿液120A的样本以进行可能需要的任何医疗检查。
现在特别参考图2B，示出沿图2A的线2B-2B截取的剖视图，其中硅氧烷圆柱形塞16A未放置到位。带倒钩的输入端口12的顶部的中心孔13被设计为将导管的第一管腔82容纳在其中。中心通道86穿过带倒钩的输入端口12的中心且然后进入圆柱形元件62的中心且然后进入输入壳体或第一壳体60的大致钟形上部腔室88中。两个倒钩42沿内侧壁88B位于上壳体60的底部90。
样本端口16穿过圆柱形元件62的侧壁63，允许对穿过中心通道86的尿液120A采样。上壳体60的内部的上腔室88是钟形并膨胀到最大直径D1。钟形上壳体60下方是内部圆柱形内侧壁88A，其具有稍大于直径D1的直径D2。具有直径D2的内部圆柱形内侧壁88A的紧接下方是具有直径D3的第二圆柱形肩部内侧壁88B。直径D3稍大于直径D2。在具有直径D3的内部上壳体60的所述部分上，内部设置的倒钩42位于内侧壁88B。上壳体60的内部的直径交错的原因是因为它可将磁铁壳体20容纳在其中，使得环形肩部80装配到壁88A内并由壁88A摩擦地保持到位。一旦磁铁壳体20到位，下壳体14即相互配合到第一壳体60的底部90中，其中倒钩42装配到槽44中，在转动时，倒钩可将上壳体60锁定地固定到下壳体14且第二壳体14的顶部具有相对磁铁壳体20的肩部80的压装配，以形成无泄漏装配。
现在特别参考图3，尿控制装置10的磁铁壳体20被示出具有处于闭合位置的皮瓣磁铁24。磁铁壳体20相互装配在上壳体60内部。固定磁铁22相互装配到固定磁铁壳体孔68中。固定磁铁壳体68包括具有立柱155的内部圆柱形侧壁140。立柱具有顶部142。固定磁铁22装配到由圆柱形侧壁140形成的开口并停靠在表面142上。图3还示出其为南(S)极的固定磁铁22的顶部分32和其为北(N)极的固定磁铁22的底侧34。此外，图3还示出肩部80上方的磁铁壳体20中的几个尿通道98，其通向中心阀尿通道105。中心阀尿通道105是中心通道86的一部分并提供开口，其用于在皮瓣磁铁24处于打开位置时尿流120从磁铁壳体20上方流过磁铁壳体20，如图4所示。在图4中，磁铁24被示出位移角度40。该角度优选为30度至45度。
在图4中，来自膀胱的尿流120的重量和压力引起皮瓣磁铁24成角度地位移，以40示出的位移角允许尿流到下壳体14，在那里，尿再流到尿收集袋110。将最佳在图5A和图8A中看到通过尿控制装置10的尿流120，其中在图5A中，流动的方向由箭头和线121示出。
第二壳体14的底部是至少一个微小端口孔28，其最佳在图7A中看到。微小端口孔28由微小端口过滤器28A覆盖，所述微小端口过滤器可由粘合剂附接并允许外部空气通过微小端口孔28进入尿流同时不允许尿流离开尿控制装置10。这样的微过滤器28A由新西兰的制造。如图1所示，在需要时，微小端口盖30覆盖微孔28和微小端口过滤器粘合剂28A。引入尿流120的空气是大约20％的氧气，其对于许多类型的微生物是剧毒气体。氧气很致命并且会在第二管腔84和尿潴留袋110中产生杀死许多微生物的恶劣环境。这可防止或最小化患者的感染的可能性且可在尿潴留袋110需要被替换之前延长时间长度。
特别参考图5B，示出装配的尿控制装置10的俯视图。第一壳体60被示出连接到第二壳体14。一旦无菌输入盖18被移除，上管腔82即装配到带倒钩的输入端口12上方。微小端口盖30被固定在带倒钩的出口端口29上方。
现在特别参考图6，示出被放置为与已经插入患者111的膀胱112中的导管的第一管腔82和连接到尿收集袋110的第二管腔84处于一条线上的尿控制装置10的视图。这通常是尿控制装置10如何采用插入患者111的Foley导管11。导管11将来自膀胱112的尿液120A排到尿流控制装置10。在许多情况(但不是全部)下，尿储存袋110可通过带110A附接到腿上。一旦Foley导管11插入膀胱112中，鲁尔(Luer)锁定连接器110B允许空气填充气囊110C。当气囊110C膨胀时，导管11将保留在膀胱112中。
现在特别参考图7A，示出具有处于闭合位置的皮瓣磁铁24的尿控制装置10的截面图，其阻止来自膀胱和第二磁铁24上方的任何尿流120。中心通道86提供尿流120的通道。皮瓣磁铁24由第一磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸引力相对扁平环形圈81而保持。皮瓣磁铁24的直径被选择为使得当皮瓣磁铁24处于磁铁保持装置26内的闭合位置时，通过扁平环形圈81的中心尿通道105将由皮瓣磁铁24完全锁定和封闭。环形圈81防止皮瓣磁铁24的顶部36相对肩部80而被真空封闭。
图7B是图7A的圆形区域中所示的尿控制装置10的一部分的放大图。图7B示出以下部分的一部分的空间布置：环形肩部80、环形圈81、处于闭合位置的皮瓣磁铁24、环形肩部80的底部152、磁铁保持装置26的顶部27与环形肩部80的底部152的相交处、第二壳体14的顶部15与环形肩部80的底部152和内侧壁88A和内侧壁88B之间的向下台阶160两者的相交处。环形肩部80在内壁88A下方延伸小距离。肩部80由医用级硅或等效物制成且磁铁保持装置26和第二壳体14两者都由K树脂型的聚碳酸酯或等效物制成。医用级硅在肩部80的压缩点处由第二壳体14的顶部15和保持装置26的顶部27形成弹性压缩垫162。该弹性压缩垫162密封元件15和元件152的相交处，从而可避免任何尿液120A可逸漏的可能性。在图7B中，压缩垫被示为处于压缩状态。
倒钩42被示出被锁定在优选形成第一壳体60和第二壳体14之间的一次性连接件的槽44中。尿流控制装置10被设计为一次性使用，不能重复使用。如果第一壳体60和第二壳体14被强制打开，则倒钩42就会断裂且将第一壳体60和第二壳体14再次放置在一起是不可能的。
现在特别参考图8A，示出尿控制装置10的截面图，所述装置尿控制具有皮瓣磁铁24，其由膀胱112和第一腔82中的尿液的压力和重力迫使到达打开位置，从而允许尿流到第二壳体14、到达第二管腔84，且然后到达尿收集袋110。皮瓣磁铁24以角度方式铰接地位移，并且被示为由图4中的弯曲线40指定的角度。
皮瓣磁铁24如由元件40上所示的曲线所指示成角度地打开。角度可变化到高于零度到约60度的范围内的任何角度，其中所述皮瓣磁铁由下磁性保持装置26停止。
沿通道86的尿流120的动量由膀胱112所施加的压力、尿液120A本身的重量，和尿液120A在尿流120中的速度引起。当尿液120A在尿流120中的动量下降到低于临界水平时，皮瓣磁铁24成角度地移动回到闭合位置，从而封闭通道86和通过肩部80的中心的中心尿通道105中的尿流120。
尿流120开始于膀胱112并前进通过第一管腔82到达尿控制装置10的顶部。尿流120退出第一管腔82进入尿控制装置10的上部，其中尿流进入中心通道86并前进到钟形第一壳体60的内部。中心通道86是穿过尿控制装置10的尿流120的通道。钟形输入壳体60的内部是磁铁壳体20。皮瓣磁铁24阻挡尿流120并且使尿流120移动到钟形输入壳体60的内侧壁125中间的区域和磁铁壳体开始的区域。这允许尿流120围绕磁铁壳体20流动。钟形输入壳体60的内侧壁125和磁铁壳体20的外侧壁144之间的开口是通道86的一部分并提供沿磁铁壳体20的外侧壁144向下的尿流120，直到尿120到达肩部80。在图3中看到的距离D存在于磁铁壳体20的外侧壁144和壳体60的内侧壁125之间。
肩部80上方是磁铁壳体20的外侧壁144，其示出连接到中心尿通道105的四个开口98，在图9中最佳可见。位于内部圆柱形侧壁140的内侧的是多个垂直定向的肩部155。这些充当固定磁铁22的底部支架。固定磁铁22的底部分34停靠在前述肩部155的顶部142。这与固定磁铁固定凸缘150组合可将固定磁铁22保持到位。
在磁铁壳体20的外侧壁144的底部具有四个开口98。尿流120进入位于肩部80上方的四个尿通道开口98，其通向中心尿通道105，这允许尿流120从上壳体60穿过通道105到达皮瓣磁铁24的顶部分36。此时，固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸引力的力与尿120的重量、膀胱中的尿的压力的力，和尿流120的任何动量相对。当尿流120中的尿的力克服固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸引力时将使皮瓣磁铁24向下成角度地移动到打开位置。此时，尿流120通过中心尿通道105返回到中心通道86进入卵形下出口壳体14。尿流120在第二壳体14的卵形腔室或碗形腔室17中和内部采取涡流路径或旋流路径。第二壳体14的卵形腔室或碗形腔室17内部的该涡流路径或旋流路径在腔室17内产生低压区域，压力低于第一壳体60中的压力，这将增加沿通道86的尿流120的速度和动量，从而有助于更完全地排空膀胱112。尿流120然后进入带倒钩的出口端口29的中空中心，在该中空中心中，尿流与第二管腔84连接且最终在膀胱112已经被排空之后尿流120排入尿收集袋110中。
图8B是图8A的圆形区域中所示的尿控制装置的一部分的放大图。图8B示出以下部分的一部分的空间布置：环形肩部80、环形圈81、处于打开位置的皮瓣磁铁24、环形肩部80的底部152、环形圈81的底部153、皮瓣磁铁保持装置26的顶部27与环形肩部80的底部152的相交处、皮瓣磁铁保持装置26的外壁165和第二壳体14的内壁165A的接触点。皮瓣磁铁24被示出处于打开位置、以所示的角度铰接地打开并由曲线40描述。
当皮瓣磁铁24被打开时，皮瓣磁铁24的左上角176可接触环形肩部80的底部152的点172。此外，皮瓣磁铁24的顶部36上的点178可接触扁平环形圈81的底部153上的点174。此外，皮瓣磁铁24的右38下角180可接触点182或通过相交穿过皮瓣磁铁保持装置26的底部开口72的一对垂直窄条带74上的点182而靠近。
皮瓣磁铁24可在任何径向方向上铰接地打开，点172可处于位于环形肩部80的底部152的一圈位置的任何位置处。图8B示出皮瓣磁铁24打开的一个可能的构造。这样，上段描述了图8B中所示的情况。皮瓣磁铁24可在右上角184将与环形肩部80的底部152上的点相交的位置被定向。在这种情况下，皮瓣磁铁24将从图8B中所示的定向被打开180度(未示出)。
图9是磁铁壳体20的透视图，其示出四个开口98，尿流120进入所述开口中，以进一步穿过中心位于肩部80并通过其中的中心尿通道105。尿流过多个开口98、向下穿过中心尿通道105并与下磁铁24的顶部36接触。当尿流路径120中的尿液120A达到临界力值(其克服了固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸引力)时，皮瓣磁铁24如其在铰链上成角度地打开。此后当尿液120A被排空时，皮瓣磁铁24返回到闭合位置，一旦尿流路径120中的尿液120A的力下降到低于临界值时即闭合中心尿通道105。因为腔室17中的旋流效应或涡流效应，尿流120将继续并允许磁铁24上方的尿流排到腔室17中并从尿控制装置10中排放。
图10A是尿控制装置10的磁铁壳体20的侧视图。环形肩部80的顶部151通过磁铁壳体20中的四个开口98连接到中心尿通道孔105。环形肩部80的顶部151用作其穿入磁铁壳体20的内部到达中心尿通道孔105的顶板。
图10B是其固定磁铁22被移除的尿控制装置10的磁铁壳体的俯视图。由此可看出，环形肩部80的顶部151穿过磁铁壳体20的内部到达中心通道孔105。四个立柱155被示为分开约90度，固定磁铁22的底部34将停靠在这四个立柱155中的每个的顶部142。上凸缘150被示出其将保持固定磁铁22的顶部32，从而保持固定磁铁22固定在上凸缘150和四个立柱155的顶部中间。上凸缘150也确保尿流120不进入固定磁铁22所停靠的磁铁壳体20的那部分中。
图10C是尿控制装置10的磁铁壳体20的仰视图。中心尿通道孔105被示出为穿过环形肩部80和扁平环形圈81(其中心从环形肩部80的底部152下垂)两者。扁平环形圈81的底部153被示出。
图10D是沿图10A的线10D-10D截取的尿控制装置的磁铁壳体的视图。环形肩部80的顶部151穿过磁铁壳体20的内部到达中心尿通道孔105。四个立柱155的截面被示出且分开约90度，固定磁铁22的底部34将停靠在这四个垂直立柱155的每个的顶部。
图10E是沿图10A的线10E-10E截取的尿控制装置10的磁铁壳体20的截面图。
第一壳体60和第二壳体14与扭锁组件连接以确保第一壳体60和第二壳体14被正确地连接且无需粘合剂。硅氧烷磁铁壳体20像第一壳体20和下磁铁24之间的垫圈而作用以在下磁铁24处于闭合位置时防止泄漏。
尿流循环始于处于闭合位置的皮瓣磁铁24。当流体压力达到7.75到10.5英寸H2O时，相对皮瓣磁铁24的流体压力引起其克服磁铁24和磁铁22之间的吸引力的力并打开皮瓣磁铁24。打开皮瓣磁铁24的力来自于腔室88中的流体压力区P1，该力迫使皮瓣磁铁24进入打开位置。一旦皮瓣磁铁打开，流体压力P1区即处于环形开口105的限制通道上方。P1处于腔室88内并被示于图8A中。由于流过限制环形开口105的流体，环形孔或开口105的限制通道中的流体压力P2大于腔室88内的流体压力P1。根据伯努利效应，流体在限制区域105处的速度大于腔室88和环形开口105上方的区域内的流体速度。正好在开口105的下游和下方，P3处的流体压力低于或小于流体压力P2。该较低压力P3引起腔室17内的流体的速度增加。腔室17的碗形状引起腔室17内的涡流流体效应。该涡流可仅由流体的较低压力P3和增加速度维持。低压区域p3从限制环形开口105的上方推动流体并排空限制环形开口105上方的剩余流体，同时保持皮瓣磁铁24打开。限制环形开口105处的流体的增加速度保持皮瓣磁铁24相对固定磁铁22和皮瓣磁铁24之间的磁吸力而打开达较长时期。由开口105处的流体产生的力克服了磁吸引力并保持磁铁24打开，同时剩余流体从膀胱和壳体60排出。此外，在流体离开腔室17时，其将外面的空气推到通道86中，这会降低流体压力，从而允许流体排到收集袋中来将外部空气推动通过开口28，这导致微观气泡被推到通道86中的流体流中并进入收集袋110中。
当皮瓣磁铁上方的流体120排到腔室17中且在皮瓣磁铁24上方留下很少流体或没有留下流体时，则皮瓣磁铁抵靠磁铁壳体20闭合且循环重新开始。新流体进入膀胱112且膀胱中的流体排放到第一壳体60。当流体压力相对皮瓣磁铁24达到7.5-10.5英寸H2O的临界值时，皮瓣磁铁24再次打开。
虽然已经以其优选形式或在带有某种程度特殊性的实施方案中描述了本发明，但是应理解，已经仅通过举例的方式给出本说明书，且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对构造、制造和使用(包括部件的组合和布置)的细节作出许多变化。

Claims (18)

1.一种流量控制装置，其包括：
入口壳体；
磁铁壳体，其设置在所述入口壳体上，所述磁铁壳体具有形成于其中用于将固定磁铁容纳在其中的孔，所述磁铁壳体具有带有形成于其中的环形孔的环形肩部和从所述环形肩部突起并围绕所述环形孔的环形圈；
皮瓣磁铁，其设置在所述环形肩部且被吸引到所述固定磁铁并相对所述流量控制装置中的流体的压力抵靠所述环形圈而保持，所述固定磁铁和所述皮瓣磁铁的尺寸被设计为具有被设置为预定值的吸引力，其中当作用于所述环形开口处的所述皮瓣磁铁上的所述流体的压力超过所述吸引力时，会导致所述皮瓣磁铁以一定角度远离所述环形孔枢转，同时保持至少部分地与所述磁铁壳体接触。
2.根据权利要求1所述的流量控制装置，其包括：
出口壳体，其固定到所述入口壳体，所述出口壳体具有形成于其中的出口壳体开口；
皮瓣磁铁保持装置，其设置在所述出口壳体开口上以用于防止所述皮瓣磁铁从所述磁铁壳体上脱落和离开。
3.根据权利要求2所述的流量控制装置，其中所述皮瓣磁铁保持装置限定与所述磁铁壳体20的距离，这限制了所述皮瓣磁铁枢转到小于45度的角度。
4.根据权利要求2所述的流量控制装置，其中所述磁铁保持装置具有内壁，所述皮瓣磁铁的直径大于所述内壁和所述环形开口的边缘之间的最大距离，使得在不完全覆盖所述环形孔的情况下所述皮瓣磁铁不会抵靠所述磁铁壳体而定位。
5.根据权利要求2所述的流动控制装置，其中所述出口壳体限定环形碗形腔室，其通向所述碗形腔室的底部处的排放孔，所述碗形腔室具有从所述排放孔纵向延伸的环形壁区域。
6.根据权利要求5所述的流动控制装置，其中所述碗形腔室在所述环形壁区域内不含将扰乱涡流的任何结构。
7.根据权利要求6所述的流动控制装置，其中所述环形壁区域基本上延伸到所述磁铁保持装置。
8.根据权利要求6所述的流量控制装置，其中所述磁铁保持装置具有内壁和在所述内壁上的相对点之间延伸的条带，所述条带用于防止所述皮瓣磁铁与所述磁铁壳体分离。
9.根据权利要求1所述的流动控制装置，其中所述预定值被设置为在7.5-10.5英寸H2O的压力实现时相对所述皮瓣磁铁释放。
10.根据权利要求1所述的流量控制装置，其中所述磁铁壳体在所述磁铁壳体的所述孔上具有环形凸缘以用于将所述固定磁铁保持在所述磁铁壳体的所述孔中。
11.一种流量控制装置，其包括：
磁铁壳体，其在其第一纵向端部处具有固定磁铁；
所述磁铁壳体在相对所述第一纵向端部的所述磁铁壳体的第二纵向端部处具有形成于其中的环形孔；
皮瓣磁铁，其设置在所述第二纵向端部且用于被吸引到所述固定磁铁并相对作用在所述皮瓣磁铁上的流体的压力而抵靠所述磁铁壳体保持，所述固定磁铁和所述皮瓣磁铁的尺寸被设计为具有被设置为预定值的吸引力，其中当作用于所述环形开口处的所述皮瓣磁铁上的所述流体的压力超过所述吸引力时，会导致所述皮瓣磁铁以一定角度远离所述环形孔枢转，同时保持至少部分地与所述磁铁壳体接触；
出口壳体，其设置在所述磁铁壳体的所述第二纵向端部，所述出口壳体限定环形碗形腔室，其通向所述碗形腔室的底部处的排放孔，所述碗形腔室具有从所述排放孔纵向延伸的环形壁区域，所述碗形腔室在所述环形壁区域内不含将扰乱涡流的任何结构。
12.根据权利要求11所述的流量控制装置，其中所述出口壳体具有形成于其中的出口壳体开口，皮瓣磁铁保持装置设置在所述出口壳体开口中以用于防止所述皮瓣磁铁从所述磁铁壳体上脱落和离开。
13.根据权利要求12所述的流量控制装置，其中所述磁铁保持装置具有内壁，所述皮瓣磁铁的直径大于所述内壁和所述环形开口的边缘之间的最大距离，使得在不完全覆盖所述环形孔的情况下，所述皮瓣磁铁不会抵靠所述磁铁壳体而定位。
14.根据权利要求11所述的流动控制装置，其中所述环形壁区域基本上延伸到所述磁铁保持装置。
15.根据权利要求11所述的流动控制装置，其中所述磁铁保持装置具有内壁和在所述内壁上的相对点之间延伸的条带，所述条带用于防止所述皮瓣磁铁与所述磁铁壳体分离。
16.根据权利要求11所述的流动控制装置，其中所述预定值被设置为在7.5-10.5英寸H2O的压力实现时相对所述皮瓣磁铁释放。
17.一种流量控制装置，其包括：
磁铁壳体，其在所述磁铁壳体的第一纵向端部处具有固定磁铁，所述磁铁壳体在相对所述第一纵向端部的所述磁铁壳体的第二纵向端部处具有形成于其中的环形孔；
皮瓣磁铁，其设置在所述第二纵向端部且用于被吸引到所述固定磁铁并相对作用在所述皮瓣磁铁上的流体的压力而抵靠所述磁铁壳体保持，所述固定磁铁和所述皮瓣磁铁的尺寸被设计为具有被设置为预定值的吸引力，其中当作用于所述环形开口处的所述皮瓣磁铁上的所述流体的压力超过所述吸引力时，会导致所述皮瓣磁铁以一定角度远离所述环形孔枢转，同时保持至少部分地与所述磁铁壳体接触。
18.根据权利要求3所述的流量控制装置，其中所述磁铁保持装置具有内壁和在所述内壁上的相对点之间延伸的条带，所述条带用于防止所述皮瓣磁铁与所述磁铁壳体分离，所述磁铁保持装置的所述内壁的尺寸被设计为与所述皮瓣磁铁具有足够间隙，使得所述皮瓣磁铁的枢转离开由所述条带限制且不会与所述内壁接触。
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