CN107773812B - 一种输液用大行程精密流量调节器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种流量调节器，特指一种输液用大行程精密流量调节器,包括外壳和用于调节输液速度的调节轮，在外壳中心设置有一轴筒，在外壳的外圆柱面与轴筒之间开设有与轴筒同心的环形腔，在外壳上设置有一软管支撑板，所述软管支撑板的两侧开设有软管孔；所述调节轮上开设有与轴筒相适配的轴孔，在调节轮的中心处设置有一压管体，所述压管体的中心线与调节轮的中心线重合，所述压管体的外侧面包括平面和柱面。本发明调节精度高，有效调节行程大，而且输液药液不需接入调节器的体腔内，安装到输液器上时不需要粘接，两个零件组成，不需要考虑密封结构，构造简单，成本低。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种流量调节器，特指一种输液用大行程精密流量调节器。
背景技术
临床上用的输液器，目前用得最多的是一种直线导轨滚轮式的流量调节器，采用滚轮压迫输液器软管产生截面积变化来实现输液速度调节。它由滚轮与输液管槽体组成，输液管槽底板和滚轮导轨槽全是直线型，两者之间有一夹角，当滚轮沿导轨槽移动时，滚轮底部与输液管槽底部的距离将发生改变。此时穿在输液管槽体内的输液软管的截面就会被滚轮压缩而致软管截面积发生变化，从而改变输送的液体流量，医护人员就是通过手推滚轮的前后滚动来实现输液速度的调节的。医护人员通常是通过观察输液器上的滴斗内的滴管往下滴出的每分钟滴数，来作为判断流量调节器的调节是否符合临床治疗要求的依据。这种直线导轨滚轮式的流量调节器存在的问题是：
A)调节行程有三分之二是无用行程。
这是因为这种流量调节器滚轮要满足输液器装配时软管能顺利穿过，由于输液软管的外径在Φ3.6～Φ4.2之间，这个底部的起始间隙就要在3mm以上才能将软管顺利穿入，在这个起始位置的输液速度呈线流态，而不能形成滴流，而临床输液的流速一般需要控制在100滴/分钟以下的滴流速度，与这个输液速度相匹配的底部间隙则约1.1mm～1.4mm左右。这就导致了输液时要将滚轮底部间隙迅速地由3mm降至1.4mm以下，才能实现有效的调节，一般来说，这种流量调节器要耗费三分之二的调节行程才能进入有效调节范围。一个具有总调节行程为36mm～40mm的直线导轨滚轮式的流量调节器，已经是输液器比较高一点配备了，而对应于0～100滴/分钟输液速度的、真正有效的调节行程却只有12mm～15mm左右，除掉全关状态的预留行程量，可使用的有效调节行程更少一般约为9mm左右。
B)流量调节系数精度低。
这种直线导轨滚轮式的流量调节器按输液滴数计量的流量调节系数约为10～12滴/分钟·mm，即滚轮每前进或后退1mm，将引起输液速度的变化率是10～12滴/分钟。医护人员调节时很不好操作，稍稍拨动滚轮一点点，就引起输液速度较大的波动。
C)不能适应输液器软管的外径和壁厚的变化。
这种直线导轨滚轮式的流量调节器只能适应于设定的某一软管直径和壁厚，特别是壁厚低于设定的厚度时，调节器不能关死，壁厚超出设定值时，调节行程更短。显示这种流量调节器适应性很差，往往不同软管的外径和壁厚要开不同的模具才能满足产品的性能要求。
临床上用的输液器还使用的一种是回转式精密流量调节器，必须将药液引入体腔的流道内，通过回转盖沿芯轴转动改变体腔内设置的流道截面积的原理来实现输液流速调节。它对应于0～100滴/分钟输液速度的有效调节行程约为40mm左右，可以实现精密微调，按流道长计算其流量调节系数约为2.3～2.5滴/分钟·mm，按回转角计算其流量调节系数约为0.3～0.4滴/分钟·度，即回转盖沿流道回转1mm周长，将引起输液速度的变化率是2.3～2.5滴/分钟,回转盖绕中心回转1度将引起输液速度的变化率是0.3～0.4滴/分钟。相对于直线导轨滚轮式的流量调节器而言，其流量调节系数的精度就好了很多。
但是，这种流量调节器的也存在如下缺点：
a)输液液体要进入调节器的体腔，必须要和输液器一样在10万级净化车间生产，产品必须要进行灭菌来实现无菌。
b)装配到输液器上时，需要粘接进液和出液两个接头，比较麻烦。
c)制造精度要求高；否则，流道将呈现无规则变化影响流量调节。
d)密封要求较高。
正因为如此，这种流道变动式的流量调节器制造成本高，售价也高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的就是为了解决现有流量调节器存在的上述问题而提供一种输液速度可以实现有效行程较大，药液不需要引入调节器体腔内，能适应输液器软管的外径和壁厚在较宽的范围内变化，调节准确，安装和操作方便，只有两个零件，制造容易，成本低的新型输液用精密流量调节器。
本发明的目的是这样实现的：
一种输液用大行程精密流量调节器，包括外壳和用于调节输液速度的调节轮，在外壳中心设置有一轴筒，在外壳的外圆柱面与轴筒之间开设有与轴筒同心的环形腔，在外壳上设置有一软管支撑板，所述软管支撑板的两侧开设有软管孔；所述调节轮上开设有与轴筒相适配的轴孔，在调节轮的中心处设置有一压管体，所述压管体的中心线与调节轮的中心线重合，所述压管体的外侧面包括平面和柱面。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，所述柱面的旋转中心与外壳的中心线重合。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，所述压管体外侧面的柱面是阿基米德螺旋线柱面、渐开线柱面、圆柱面或其他二次柱面。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，所述柱面上平行于中心线的同一直线上的点的极径与柱面的回转角之间存在有规律的增大或减小的变化关系。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，当调节轮绕轴筒转动时，通过柱面和软管支撑板之间的间隙变化来实现输液器软管的压缩或放松，使软管通过液体的截面积发生变化进而实现输液速度的调节。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，当压管体的外侧面的平面与软管支撑板平行时，软管的截面积处于最大状态。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，所述轴筒下端部设置有挡位钩，当调节轮的轴孔套在轴筒上，并将调节轮完全压入外壳的环形腔中后，挡位钩可以扣在轴孔的端部对调节轮进行限位。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，当柱面的极径旋转到与软管支撑板相交时，软管的截面积将被压缩变小直至处于完全被压至截止状态。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，所述调节轮的外侧面带有螺纹。
在上述的输液用大行程精密流量调节器中，所述挡位钩与轴筒为一体成型结构。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、本发明的流量调节器相比于传统流量调节器还有一个显著优点就是软管尺寸适应范围大，传统的直线型流量调节器和回转式精密流量调节器只能针对设定的软管外径和壁厚才能有效调节和连接，一旦软管不是其设定的某一尺寸，直线型流量调节器就会出现有效调节行程缩小或关水不死，回转式精密流量调节器的进水和出水接头无法粘接。
2、本发明克服了一个规格一副模具的生产难题，甚至输液器和输血器可以共用一种本发明的流量调节器。此外，本发明宽广的软管尺寸适应能力，也对软管挤出生产的质量控制和降低生产成本带来一定的优势。
3、本发明调节精度高，而且输液药液不需接入调节器的体腔内，安装到输液器上时不需要粘接，两个零件组成，不需要考虑密封结构，构造简单，成本低。
附图说明
图1是本发明的结构简图一。
图2是本发明的结构简图二。
图3是本发明的结构简图三。
图4是本发明的阿基米德螺旋线柱面在不同回转角下的状态图。
图5是本发明的软管压缩次序图。
图6是本发明阿基米德螺旋线的极坐标方程。
图中标号所表示的含义：1-外壳；2-调节轮；3-轴筒；4-环形腔；5-软管孔；6-软管支撑板；7-软管；8-轴孔；9-压管体；10-平面；
11-柱面；12-挡位钩。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明做进一步描述，如图1-6所示。
一种输液用大行程精密流量调节器，包括外壳1和用于调节输液速度的调节轮2，调节轮2通过挤压软管7调节截面积大小变化进而实现调节功能，在外壳1中心设置有一轴筒3，在外壳1的外圆柱面与轴筒3之间开设有环形腔4，环形腔4与轴筒3处于同一轴心，在外壳1上设置有一软管支撑板6，所述软管支撑板6的两侧开设有软管孔5；部分软管7通过软管孔5安装在环形腔4内部，在调节轮2上开设有与轴筒3相适配的轴孔8，调节轮2的中心处设置有一压管体9，压管体9用于挤压软管7进而调节软管7的截面积，压管体9的中心线与调节轮2的中心线重合，所述压管体9的外侧面包括平面10和柱面11。
柱面11的旋转中心与外壳1的中心线重合，即柱面11旋转时围绕着外壳1的中心旋转。
压管体9外侧面的柱面11可以是阿基米德螺旋线柱面、渐开线柱面、圆柱面或其他二次柱面。
本发明优选阿基米德螺旋线柱面，阿基米德螺旋线柱面11上平行于中心线的同一直线上的点的极径与柱面11的回转角之间存在有规律的增大或减小的变化关系，本发明将压管体9与软管7平行时设定为回转角的起始状态，图2中的α即为回转角。
当调节轮2绕轴筒3转动时，通过柱面11和软管支撑板6之间的间隙变化来实现输液器软管的压缩或放松，使软管通过液体的截面积发生变化进而实现输液速度的调节。
当压管体8的外侧面的平面10与软管支撑板6平行时，软管的截面积处于最大状态，即通过软管7的液体流量最大。
在轴筒3下端部设置有挡位钩12，当调节轮2的轴孔8套在轴筒3上，并将调节轮2完全压入外壳1的环形腔4中后，挡位钩11可以扣在轴孔7的端部对调节轮2进行限位，防止轴筒3移动。
当柱面11的极径旋转到与软管支撑板6相交时，软管的截面积将被压缩变小直至处于完全被压至截止状态。
在调节轮2的外侧面成型有螺纹，方便使用者在使用的同时对该调节器进行调节，增大与手指间的摩擦力。。
挡位钩12与轴筒3为一体成型结构。
本实施例采用与传统的回转式精密流量调节器相当的外圆尺寸，此时环形腔4内径为Φ22，图6所示的阿基米德螺旋线的极坐标方程式如下：r＝10.05+0.4θ/360式中：θ—角度，单位：°，
极径r值径向变化速率为0.4/360，即调节轮2回转一圈，极径的变化值为0.4mm。从7号点计算，r0＝10.05，逆时针旋转角为负值，顺时针为正值。
图4中A～I以及图5从左到右的状态分别是回转角度为0°，22.5°，45°，90°，135°，180°，225°，270°，315°状态下软管7被压缩的状态图。
将输液器软管7穿入软管孔5后，由初始位置向反时针方向转动调节轮2，当转动到图6所示第Ⅰ点转动22.5°时，即图4中的B状态，此时压管体9开始对软管7实施压缩，输液器的输液速度迅速进入临床可用速度100滴/分钟范围，本实施例的调节器进入有效调节行程的起点；继续转动调节轮2，即图6所示第Ⅰ点转动22.5°起至第XIII点转动到OX轴线止，历经转动315°角度，阿基米德螺旋线柱面与软管支撑板6之间的间隙连续地、呈线性地由1.1mm降至0.8mm，输液器的流量由100滴/分钟降至0压死。
由本实施例可以计算出本发明的各项调节参数如下：
调节总行程：0～69mm；
有效调节行程：0～60mm，占总行程的87％；
调节系数：按调节距离计算：1.67滴/分钟.mm，
按回转角度计算：0.32滴/分钟.度；
软管尺寸适应范围：外径：Φ3.8mm～Φ5mm,壁厚：0.40mm～0.52mm，即便当软管壁厚达0.52mm时，本实施例仍具有26mm的有效调节行程。
按调节距离计算的，与传统的直线型流量调节器的10～12滴/分钟·mm相比，本发明产品的调节系数明显优于传统产品。
按回转角度计算的调节系数，与传统的回转式精密流量调节器的0.3～0.4滴/分钟·度相比，本发明也具备相同的调节精度，而且输液药液不需接入调节器的体腔内，安装到输液器上时不需要粘接，两个零件组成，不需要考虑密封结构，构造简单，成本低。
本发明的流量调节器相比于传统流量调节器还有一个显著优点就是软管尺寸适应范围大，传统的直线型流量调节器和回转式精密流量调节器只能针对设定的软管外径和壁厚才能有效调节和连接，一旦软管不是其设定的某一尺寸，直线型流量调节器就会出现有效调节行程缩小或关水不死，回转式精密流量调节器的进水和出水接头无法粘接。这就克服了一个规格一副模具的生产难题，甚至输液器和输血器可以共用一种本发明的流量调节器。此外，本发明宽广的软管尺寸适应能力，也对软管挤出生产的质量控制和降低生产成本带来一定的优势。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种输液用大行程精密流量调节器，其特征在于，包括外壳(1)和用于调节输液速度的调节轮(2)，在外壳(1)中心设置有一轴筒(3)，在外壳(1)的外圆柱面与轴筒(3)之间开设有与轴筒(3)同心的环形腔(4)，在外壳(1)上设置有一软管支撑板(6)，所述软管支撑板(6)的两侧开设有软管孔(5)；所述调节轮(2)上开设有与轴筒(3)相适配的轴孔(8)，在调节轮(2)的中心处设置有一压管体(9)，所述压管体(9)的中心线与调节轮(2)的中心线重合，所述压管体(9)的外侧面包括平面(10)和柱面(11)；
当压管体(8)的外侧面的平面(10)与软管支撑板(6)平行时，软管的截面积处于最大状态；
所述柱面(11)上平行于中心线的同一直线上的点的极径与柱面(11)的回转角之间存在有规律的增大或减小的变化关系；
当柱面(11)的极径旋转到与软管支撑板(6)相交时，软管的截面积将被压缩变小。
2.根据权利要求1所述的输液用大行程精密流量调节器，其特征在于，所述柱面(11)的旋转中心与外壳(1)的中心线重合。
3.根据权利要求1或2所述的输液用大行程精密流量调节器，其特征在于，所述压管体(9)外侧面的柱面(11)是阿基米德螺旋线柱面、渐开线柱面、圆柱面或其他二次柱面。
4.根据权利要求1或2所述的输液用大行程精密流量调节器，其特征在于，当调节轮(2)绕轴筒(3)转动时，通过柱面(11)和软管支撑板(6)之间的间隙变化来实现输液器软管的压缩或放松，使软管通过液体的截面积发生变化进而实现输液速度的调节。
5.根据权利要求1所述的输液用大行程精密流量调节器，其特征在于，所述轴筒(3)下端部设置有挡位钩(12)，当调节轮(2)的轴孔(8)套在轴筒(3)上，并将调节轮(2)完全压入外壳(1)的环形腔(4)中后，挡位钩(11)可以扣在轴孔(7)的端部对调节轮(2)进行限位。
6.根据权利要求2所述的输液用大行程精密流量调节器，其特征在于，当柱面(11)的极径旋转到与软管支撑板(6)相交时，软管的截面积将被压缩变小直至处于完全被压至截止状态。
7.根据权利要求1或2所述的输液用大行程精密流量调节器，其特征在于，所述调节轮(2)的外侧面带有螺纹。
8.根据权利要求5所述的输液用大行程精密流量调节器，其特征在于，所述挡位钩(12)与轴筒(3)为一体成型结构。
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