CN110124152B - 具有湍流混合室、回流补偿器的流体路径装置组 - Google Patents

具有湍流混合室、回流补偿器的流体路径装置组 Download PDF

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M.A.斯庞
H.M.格鲁比克
M.J.斯旺特纳
A.卡鲁索
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Abstract

流体路径装置组包括具有可流体连接到第一流体来源的近端的第一流体管线和具有可流体连接到第二流体来源的近端的第二流体管线。混流装置与该第一和第二流体管线的远端处于流体连通。该混流装置包括壳体、提供用于接收该第一流体的第一流体端口和用于接收该第二流体的第二流体端口。该壳体内安置了混合室，并且该混合室与该第一和第二流体端口处于流体连通。用于排出该第一和第二流体的混合溶液的与该混合室处于流体连通的第三流体端口。在该混合室内安置了用于促进该第一和第二流体的湍流混合的湍流诱导构件。

Description

具有湍流混合室、回流补偿器的流体路径装置组
本申请是于2014年3月13日提交的题为“FLUID PATH SET WITH TURBULENTMIXING CHAMBER,BACKFLOW COMPENSATOR”的PCT国际申请PCT/US2014/026324的于2015年9月11日进入中国的题为“具有湍流混合室、回流补偿器的流体路径装置组”的中国国家阶段申请201480014066.4的分案申请。
发明背景
发明领域
在此描述的本发明涉及医用流体递送应用，并且具体地涉及用于使用流体路径装置组将一种或多种医用流体递送到患者的系统，该流体路径装置组具有湍流混合室、回流补偿器、和/或气泡捕捉器。
相关领域说明
在许多医学诊断和治疗程序中，执业医师(如内科医师)给患者注入流体。近年来，已经开发了用于流体(例如造影溶液(通常简称为“造影剂”))的加压注入的多种注入器致动的针筒以及动力注入器用于在例如血管造影、计算机断层扫描(CT)、超声检查和NMR/MRI程序中使用。通常，这些动力注入器被设计成以预置流率递送预置量的造影剂。
血管造影术用于检测和治疗血管中的异常或限制。在血管造影程序中，血管结构的放射摄影影像是通过使用经由导管注入的放射摄影用造影液而获得的。与造影剂注入其中的静脉或动脉流体连接的血管结构填充有造影剂。通过感兴趣区域的X射线被造影剂吸收，从而形成包含造影剂的血管结构的放射摄影轮廓或影像。所得图像可以显示在例如监测器上并且被记录。
在典型的血管造影程序中，执业医师将心导管放置到静脉或动脉中。导管连接到手动式造影剂注入机构或自动式造影剂注入机构。典型的手动式造影剂注入机构包括与导管连接处于流体连接的针筒。流体路径还包括例如造影剂源、冲洗液(通常是盐水)来源以及用来测量患者血压的压力换能器。在典型的系统中，造影剂来源通过阀(例如三通旋塞阀)连接到流体路径。盐水来源和压力换能器也可以通过另外的阀(同样例如旋塞阀)连接到流体路径。手动式造影剂注入机构的操作者控制针筒以及每一个阀，以将盐水或造影剂抽入针筒中并且通过导管连接将造影剂或盐水注入患者。
自动造影剂注入机构通常包括连接到一个或多个动力注入器(具有例如动力线性致动器)的针筒。通常，操作者进入动力注入器的电子控制系统中对每者设置固定的造影剂和盐水量和固定的注入速率。相比这种手动式装置的成功使用取决于对装置进行操作的执业医师的技能的手动式设备而言，自动式造影剂注入机构提供了改进的控制。如在手动系统中，从自动式造影剂注入机构到患者的流体路径包括例如造影剂来源、冲洗液(通常是盐水)来源以及用来测量患者血压的压力换能器。造影剂来源通过阀(例如三通旋塞阀)连接到流体路径。盐水来源和压力换能器也可以通过另外的阀(同样例如旋塞阀)连接到流体路径。
当注入造影剂和冲洗液时，理想的是将这两种流体在注入该患者之前良好混合。然而，因为造影剂和冲洗液典型地具有不同比重和粘度，使用已知混合阀(例如T-或Y-形接合件或三通旋塞阀)，这两种溶液可能不被彻底混合。结果是，当造影剂和冲洗液混合不得当时，由荧光成像设备得到的图像可能是不均匀的，由此使得血管难以清楚成像。在现有技术中，国际申请公开号WO 2011/125303披露了用于混合两种类型的流体的混合装置。该混合装置包括第一流入口和与该第一流入口相切的第二流入口，以在该第一和第二流体接触时产生旋拧流。该混合室具有向着排放口连续变窄的圆锥形状。然而，当引入小量的造影剂和冲洗溶液时和/或当注入持续期很短时，现有溶液常常不足以促进流体的彻底混合。此外，这种现有混合装置不补偿该造影剂或冲洗液的回流。
已知多流体注入器的另一个问题是在注入时发生流体回流，其中粘性第一流体以比粘性更小的第二流体更高的比率注入。在这样的情景中，在建立均匀流体流动之前，以更高比率注入的粘性更大的第一流体的流体压力作用于以更低比率注入的粘性更小的第二流体的流体压力，以迫使该第二流体逆转所希望的流动方向。在注入之后，压力均衡，并且该流体注入系统达到稳态运作，其中第一和第二注入流体以所希望的比率注入。然而，在小量注入中，稳态操作不能在注入过程完成并且完全量的第一和第二流体被递送之前实现。因此，即使第一和第二流体的所希望比率可以是80％第一注入流体比20％第二注入流体，但归因于第一流体的回流，实际比率可能更高。这个问题随着注入压力的增加而进一步复杂化。利用在含有该第一和第二注入流体的针筒下游的止回阀，仅防止针筒被回流污染，并不解决最终混合比的准确度。
虽然手动式和自动式注入器在医学领域中是已知的，但是在医学领域内仍然需要改进的具有促进被引入混合室中的两种或更多种流体的湍流混合的流体路径的流体递送系统。另外，医学领域内还希望有改进的具有如下流体路径的流体传输装置组，该流体路径带有适配成彻底流体混合的混合装置。而且，医学领域仍然需要用于在例如血管造影术、计算机断层摄影术、超声检查和NMR/MRI的医疗程序中向患者供应流体的改进的医疗装置和系统。
发明概述
虽然此处详细描述了混流装置的不同实施例，一个实施例可以包括具有与远端相对的近端的壳体、在该壳体近端提供的用于接收第一注入流体的第一流体端口、以及在该壳体近端提供的用于接收第二注入流体的第二流体端口。可以在壳体内近端与远端之间安置混合室，该混合室与该第一和第二流体端口处于流体连通，用于混合该第一和第二注入流体。可以在该壳体远端提供第三流体端口，并且该第三流体端口与该混合室处于流体连通，用于排出该第一和第二注入流体的混合溶液。可以在该混合室内安置用于促进该第一和第二注入流体的湍流混合的湍流诱导构件。该混流装置可以包括用于接收第三注入流体的第三流体端口。该第一流体端口和该第二流体端口可以基本上平行于该壳体的纵轴。该第一流体端口和该第二流体端口可以径向偏移自该壳体的纵轴。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括具有至少一个偏转构件的流动分散装置，该至少一个偏转构件延伸出该第一和第二流体端口中一个的至少一部分，该至少一个偏转构件用于使该第一注入流体或该第二注入流体的流体流动从基本上纵向的方向偏转到具有径向分量的方向。该湍流诱导构件可以包括两个偏转构件，其中该第一偏转构件延伸出该第一流体端口的至少一部分，用于使该第一注入流体相对于该混合室的纵轴径向向外偏转，并且其中该第二偏转构件延伸出该第二流体端口的至少一部分，用于使该第二注入流体相对于该混合室的纵轴径向向外偏转。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括具有多个旋转叶片的至少一个涡轮叶轮，这些旋转叶片定向为基本上垂直于流体流动穿过该混合室的方向，该至少一个涡轮叶轮相对于该混合室的纵轴是可旋转的，用于在该混合室内散射该第一和第二注入流体。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括多个混合球，这些混合球的直径大于该第一、第二、以及第三流体端口中最小的直径，并且其中这些混合球在该混合室内随着该第一和第二注入流体摇动。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括具有安置在该混合室的至少一部分内的多个开孔元件的多孔过滤器。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括在径向方向上跨过该混合室的一部分安置的盘，该盘具有从该盘的外部圆周径向向内延伸的多个凹陷以及延伸穿过该盘的中心部分的至少一个开口。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括固定在该混合室内的管状插入件和基本上平行于流体流动穿过该混合室的方向延伸跨过该管状插入件的内部的至少一个水翼元件。该至少一个水翼元件可以具有朝向该近端的前缘、朝向该远端的后缘、在该前缘和该后缘之间延伸的上弦、以及在该前缘和该后缘之间延伸的相对该上弦的下弦。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括相对于该壳体固定以限定该混合室的多个管状流动分散构件，这多个流动分散构件中的每一个具有从这些流动分散构件的内部侧壁径向向内延伸的多个翼。该多个翼可以围绕每一个流动分散构件的内部圆周被等间距间隔开，并且其中邻近的流动分散构件被径向地对齐，使得一个流动分散构件的多个翼相对于另一个流动分散构件的多个翼有角度地偏移。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括延伸穿过该混合室的两个正弦流体路径，并且其中这两个正弦路径在该混合室内的多个相交点相交。
在另一个实施例中，该壳体可以具有在围绕该近端与远端之间该壳体的外周边延伸的接缝处连接在一起的第一部分和第二部分。该接缝可以包括提供在该第一部分和该第二部分中的一个上的凸起和在该第一部分和该第二部分的另一个上的用于接收该槽内的凸起的对应槽。该混合室可以具有螺旋侧壁。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括与该第一流体端口处于流体连通的第一弓形管以及与该第二流体端口处于流体连通的第二弓形管，其中该第一和第二弓形管向着该混合室的中心轴线径向向内弯曲，并且其中在该第一和第二弓形管之间的接合处的流体混合受到柯恩达效应的影响。
在另一个实施例中，流体路径装置组可以具有第一流体管线，该第一流体管线具有近端和远端，其中该第一流体管线的近端与第一注入流体来源可流体连接。流体路径装置组还可包括第二流体管线，该第二流体管线具有近端和远端，其中该第二流体管线的近端与第二注入流体来源可流体连接。混流装置可以与在该混流装置的近端处的第一和第二流体管线的远端处于流体连通。该混流装置可以包括具有与远端相对的近端的壳体、在该壳体近端提供的用于接收第一注入流体的第一流体端口、以及在该壳体近端提供的用于接收第二注入流体的第二流体端口。可以在壳体内近端与远端之间安置混合室，该混合室与该第一和第二流体端口处于流体连通，用于混合该第一和第二注入流体。可以在该壳体远端提供第三流体端口，并且该第三流体端口与该混合室处于流体连通，用于排出该第一和第二注入流体的混合溶液。可以在该混合室内安置用于促进该第一和第二注入流体的湍流混合的湍流诱导构件。该混流装置可以包括用于接收第三注入流体的第三流体端口。
根据该流体路径装置组的另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括具有至少一个偏转构件的流动分散装置，该至少一个偏转构件延伸出该第一和第二流体端口中一个的至少一部分，该至少一个偏转构件用于使该第一注入流体或该第二注入流体的流体流动从基本上纵向的方向偏转到具有径向分量的方向。该湍流诱导构件可以包括两个偏转构件，其中该第一偏转构件延伸出该第一流体端口的至少一部分，用于使该第一注入流体相对于该混合室的纵轴径向向外偏转，并且其中该第二偏转构件延伸出该第二流体端口的至少一部分，用于使该第二注入流体相对于该混合室的纵轴径向向外偏转。
根据该流体路径装置组的另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括具有多个旋转叶片的至少一个涡轮叶轮，这些旋转叶片定向为基本上垂直于流体流动穿过该混合室的方向，该至少一个涡轮叶轮相对于该混合室的纵轴是可旋转的，用于在该混合室内散射该第一和第二注入流体。
根据该流体路径装置组的另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括多个混合球，这些混合球的直径大于该第一、第二、以及第三流体端口中最小的直径，并且其中这些混合球在该混合室内随着该第一和第二注入流体摇动。
根据该流体路径装置组的另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括具有安置在该混合室的至少一部分内的多个开孔元件的多孔过滤器。
根据该流体路径装置组的另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括在径向方向上跨过该混合室的一部分安置的盘，该盘具有从该盘的外部圆周径向向内延伸的多个凹陷以及延伸穿过该盘的中心部分的至少一个开口。
根据该流体路径装置组的另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括固定在该混合室内的管状插入件和基本上平行于流体流动穿过该混合室的方向延伸跨过该管状插入件的内部的至少一个水翼元件。该至少一个水翼元件可以具有朝向该近端的前缘、朝向该远端的后缘、在该前缘和该后缘之间延伸的上弦、以及在该前缘和该后缘之间延伸的相对该上弦的下弦。
根据该流体路径装置组的另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括相对于该壳体固定以限定该混合室的多个管状流动分散构件，这多个流动分散构件中的每一个具有从这些流动分散构件的内部侧壁径向向内延伸的多个翼。该多个翼可以围绕每一个流动分散构件的内部圆周被等间距间隔开，并且其中邻近的流动分散构件被径向地对齐，使得一个流动分散构件的多个翼相对于另一个流动分散构件的多个翼有角度地偏移。
根据另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括延伸穿过该混合室的两个正弦流体路径，并且其中这两个正弦路径在该混合室内的多个相交点相交。
在该流体路径装置组的另一个实施例中，该混流装置的壳体可以具有在围绕该近端与远端之间该壳体的外周边延伸的接缝处连接在一起的第一部分和第二部分。该接缝可以包括提供在该第一部分和该第二部分中的一个上的凸起和在该第一部分和该第二部分的另一个上的用于接收该槽内的凸起的对应槽。该混合室可以具有螺旋侧壁。
根据该流体路径装置组的另一个实施例，该湍流诱导构件可以包括与该第一流体端口处于流体连通的第一弓形管以及与该第二流体端口处于流体连通的第二弓形管，其中该第一和第二弓形管向着该混合室的中心轴线径向向内弯曲，并且其中在该第一和第二弓形管之间的接合处的流体混合受到柯恩达效应的影响。
在另一个实施例中，混合药物溶液的方法可以包括以下步骤：将第一注入流体递送到混流装置，将第二注入流体递送到该混流装置、在该混流装置的混合室内混合该第一和第二注入流体、并且从该混流装置递送该第一和第二注入流体的混合溶液。该混流装置的混合室可以包括用于促进该第一和第二注入流体的湍流混合的湍流诱导构件。
根据另一个实施例，在多流体递送系统中用于容量体积校正的方法可以包括：通过移动第一增压元件减小第一可扩张本体中的容积而增压具有第一注入流体的第一可扩张本体，并且通过移动第二增压元件减小第二可扩张本体中的体积而增压具有第二注入流体的第二可扩张本体。该方法可进一步包括相对于该第二增压元件的加速来控制该第一增压元件的加速，作为该第一和第二加压元件的相对速度和用于校正该第一和第二可扩张本体的体积扩张的容量校正因子的函数。该第一和第二增压元件的移动可以受算法的控制。该第一可扩张本体可被加压至第一压力，并且该第二可扩张本体可以被加压至第二压力。在一个实施例中，该第一压力可以高于该第二压力。该容量校正因子可以是该第一和第二可扩张本体的体积和该第一和第二可扩张本体内部的压力的函数。该第一增压构件的速度可能高于该第二增压构件的速度。
在另一个实施例中，在多流体递送系统中用于容量体积校正的方法可以包括以下步骤：通过以第一加速移动第一活塞减小第一针筒中的体积将具有第一注入流体的第一针筒增压至第一压力，并且通过以不同于该第一加速的第二加速移动第二活塞减小第二针筒中的体积将具有第二注入流体的第二针筒增压至该第一压力。该第一针筒和该第二针筒中的一个可以大于该第一针筒和该第二针筒中的另一个。相对于该第二活塞的加速，该第一活塞的加速可以是用于校正该第一和第二针筒的体积扩张的容量校正因子的函数。该容量校正因子可以是在该第一和第二针筒中的体积和该第一压力的函数。该方法可以进一步包括通过移动第三活塞减少在第三针筒中的体积将具有第三注入流体的第三针筒增压至该第一压力。
具有湍流混合室的流体路径装置组的这些和其他特征和特性，连同结构的相关元件的制造方法和功能以及零件的组合和制造的经济性，将在参考附图考虑以下描述和所附权利要求书后变得更明显，以上全部内容形成本说明书的一部分，其中相同参考号在不同图中表示对应部分。但应理解，附图仅出于解释和描述的目的，不是要限定本发明。如说明书和权利要求书中使用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数个元件，除非上下文另有清楚规定。
附图简要说明
图1是根据一个实施例的流体递送系统的透视图。
图2是根据另一个实施例的流体递送系统的透视图。
图3是用于流体递送系统的流体路径的顶部透视图。
图4是根据第一实施例的混流装置的顶部透视图。
图5是图4中所示的混流装置的分解透视图。
图6A是图4中所示的该混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图6B是图4中所示的该混流装置的沿着线B-B截取的截面视图。
图6C是图4中所示的该混流装置的沿着线C-C截取的截面视图。
图7是根据第二实施例的混流装置的分解透视图。
图8A是图7中所示的组装混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图8B是图7中所示的组装混流装置的沿着线B-B截取的截面视图。
图8C是图7中所示的组装混流装置的沿着线C-C截取的截面视图。
图8D是图7中所示的组装混流装置的沿着线D-D截取的截面视图。
图9是根据第三实施例的混流装置的分解透视图。
图10是图9中所示的组装混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图11是根据第四实施例的混流装置的截面视图。
图12是根据第五实施例的混流装置的截面视图。
图13是根据第六实施例的混流装置的分解透视图。
图14是图13中所示的组装混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图15是根据第七实施例的混流装置的顶部透视图。
图16是图15中所示的混流装置的分解透视图。
图17A是图15中所示的组装混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图17B是图15中所示的组装混流装置的沿着线B-B截取的截面视图。
图17C是图15中所示的组装混流装置的沿着线C-C截取的截面视图。
图18A是根据第八实施例的混流装置的截面视图。
图18B是图18A中所示的混流装置的截面视图。
图18C是图18A中所示的混流装置的截面视图。
图19是根据第九实施例的混流装置的分解透视图。
图20A是图19中所示的该混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图20B是图19中所示的组装混流装置的沿着线B-B截取的截面视图。
图21是根据第十实施例的混流装置的顶部透视图。
图22是图21中所示的混流装置的分解透视图。
图23是图21中所示的组装混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图24是根据第十一实施例的混流装置的顶部透视图。
图25是图24中所示的混流装置的分解透视图。
图26是图25中所示的混流装置的第一部分的俯视图。
图27是根据第十二实施例的混流装置的顶部透视图。
图28A是图27中所示的该混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图28B是图27中所示的该混流装置的沿着线B-B截取的截面视图。
图29是根据第十三实施例的混流装置的顶部透视图。
图30是图29中所示的混流装置的分解透视图。
图31是图29中所示的该混流装置的沿着线A-A截取的截面视图。
图32是相对于第一和第二注入流体的多个填充量的注入压力的容量体积的图。
图33是相对于第一注入流体和第二注入流体的注入比率的回流量的图。
图34是相对于单个注入曲线的注入压力的回流量的图。
图35是在注入程序中驱动第一和第二注入流体的活塞的速度图。
图36是在注入程序中驱动第一和第二注入流体的活塞的修饰速度图。
图37是图36中所示的图的放大部分。
图38是相对于多个注入曲线的注入压力的回流量的图。
图39是实施例的系统采用的流体控制模块。
图40是根据另一个实施例的流体递送系统的透视图。
优选实施例的说明
出于下文说明的目的，当所参考的实施例在附图中定向或者在以下详细说明中以其他方式进行描述时，所使用的空间取向术语应当涉及所参考的实施例。然而，应当了解的是，以下描述的实施例可以采取许多替代性变化和配置。还应当了解的是，在附图中图示并且在此描述的具体组件、器件及特征仅仅是示范性的并且不应当被视为限制。
图1是根据一个实施例的具有混流装置200的流体递送系统100的透视图。流体递送系统100被适配成在医疗注入程序中将流体递送至患者。例如，流体递送系统100可被用在血管造影程序中以将造影溶液和常见冲洗剂(例如盐水)注入患者体内。这样的流体注入或递送系统的实例披露于2001年10月18日提交的美国专利申请序列号09/982,518，现在作为2006年8月22日的美国专利号7,094,216(下文“’216专利”)发布，并且转让于本申请的受让人，其披露内容通过引用来其全文结合在此。流体递送系统的另外实例披露于下列参考文献中：美国专利申请序列号10/825,866，2004年4月16日提交，现在作为美国专利号7,556,619(下文“’619专利”)在2009年7月7日发布；美国专利号8,337,456，施赖弗(Schriver)等人，2012年12月25日发布；美国专利号8,147,464，斯庞(Spohn)等人，2012年4月3日发布；以及美国专利申请序列号11/004,670，现在作为美国2008/0086087在2008年4月10日公开，其中每一个被转让于本申请的受让人，并且其披露内容通过引用来其全文结合在此。在血管造影术程序的情况下，混流装置200被总体上适配成与流体递送系统100的一个或多个组件接合以有助于这些流体(特别是要被递送到患者的造影溶液和盐水溶液)的混合。
在医疗程序(例如血管造影术程序)中，流体递送系统100总体上包括动力流体注入器102，该动力流体注入器被适配成支承和致动储存用于注入给患者的第一注入流体的针筒104。流体递送系统100进一步包括第二注入流体，在被递送到患者之前，可以将该第二注入流体与该第一注入流体混合。注入器102总体上用来在压力下将该第一和第二注入流体供应到流体路径装置组108并最终供应到患者。基于物理输入，注入器102可被手工控制器114控制以在离散和预选流速将该第一和第二注入流体供应到手工控制器114。
混流装置200的以下操作性讨论示例性地提及牵涉流体递送系统100的血管造影术程序和混流装置200如何促进来自流体递送系统100的第一注入流体和第二注入流体的均匀混合。在典型的血管造影术程序中，该第一注入流体是造影溶液，并且该第二注入流体或冲洗剂是盐水。与盐水相比，造影溶液典型地具有更高的粘度和比重。本领域的普通技术人员将理解，取决于医疗程序，其他各种医用流体可以用作第一注入流体和第二注入流体。
注入器102与流体控制模块106操作性相关联。流体控制模块106可适配成通过允许该使用者手动选择注入参数、或选择预定义的注入方案而控制流体递送系统100的操作。可替代地，此功能可以驻留外部控制单元或动力注入器102。在任一情况下，流体控制模块106控制注入压力以及该第一注入流体相对于该第二注入流体的比率。流体控制模块106总体上适配成支承流体路径装置组108，该流体路径装置组总体上被适配成将该针筒104流体连接到第一注入流体(造影溶液)来源112。流体路径装置组108被进一步连接到第二注入流体(盐水)来源110，将其作为造影溶液经由相同导管供应到该患者。在一个实施例中，该第二注入流体可通过第二动力注入器的方式进行递送，如以下更详细地描述。在另一个实施例中，该第二注入流体可通过泵(如活塞泵或蠕动泵)的方式进行递送。混流装置200被安置在流体路径装置组108内，并被适配成混合来自针筒104和盐水来源110的流体。来自针筒104的造影溶液和盐水的流动由流体控制模块106调节，该流体控制模块控制在流体路径装置组108中的各种阀和流动调节结构，以基于使用者所选择的注入参数(例如总注入体积和造影溶液和盐水的比率)调节造影溶液和盐水向该患者的递送。流体路径装置组108进一步将针筒104连接到与该患者相关联的导管(未示出)用于将该造影溶液和盐水供应到该患者。
图2展示了具有被适配成与两个针筒104a、104b接合的动力流体注入器102a的流体递送系统100a的替代实施例，这两个针筒可被流体地连接到第一注入流体来源(未示出)和第二注入流体来源(未示出)或任何两种希望的医用流体。注入器102a令人希望地至少是双针筒注入器，其中两个流体递送针筒以并排关系定向并且它们分别受与注入器102a相关联的各活塞元件致动。在另一个实施例中，注入器102a可以是双泵注入器，其中两个泵(例如活塞泵和/或蠕动泵)是分别致动和控制的。以与之前所述的与参考图1所述的流体递送系统100相联系类似的方式，流体路径装置组108a可以与注入器102a接合。具体地，注入器102a与流体控制模块106a操作性地关联。流体控制模块106a通常被适配成支承流体路径装置组108a，该流体路径装置组通常被适配成流体连接到具有第一注入流体(例如造影溶液)的第一针筒104a。流体路径装置组108a进一步连接到具有第二注入流体(例如盐水)的第二针筒104b。第一和第二针筒104a、104b可以具有相对于彼此不同的尺寸。第一针筒104a和第二针筒104b中的一个相对于第一针筒104a和第二针筒104b的另一个更大以接收其中的更大体积的流体。混流装置200被安置在流体路径装置组108a中并且被适配成混合来自该第一和第二针筒104a、104b的流体。来自第一针筒104a的第一注入流体和来自第二针筒104b的第二注入流体的流动受流体控制模块106a调节，该流体控制模块控制各个阀和流动调节结构，以基于使用者所选择的注入参数(例如总注入体积和造影溶液和盐水的比率)调节第一和第二医用流体向该患者的递送。流体路径装置组108a进一步连接到与该患者相关联的导管(未示出)用于将该第一和第二医用流体供应到该患者。用于与上述系统一起使用的适合的多针筒流体注入器被描述于2012年1月24日提交的美国专利申请序列号13/386,765，并且转让于本申请的受让人，其披露内容通过引用来其全文结合在此。其他相关的多流体递送系统被发现在2002年5月30日提交的美国专利申请序列号10/159,592(公开为美国2004/0064041)、2003年11月25日提交的美国专利申请序列号10/722,370(公开为美国2005/0113754)、以及2012年5月11日提交的国际专利申请号PCT/US2012/037491(公开为WO2012/155035)，所有这些都被转让于本申请的受让人，并且其披露内容均通过引用结合在此。
在又另一个实施例中，可以提供三流体递送系统(未示出)。类似于参考图1-2所述的动力操作流体递送系统，三流体递送系统可以包括适配成递送第一注入流体(如造影介质)的第一注入器或泵、适配成递送第二注入流体(如盐水)的第二注入器或泵、以及适配成递送第三注入流体的第三注入器或泵。流体路径装置组被提供用于递送该第一、第二、和第三注入流体和在被递送到患者之前将其按所需比率混合。示例性三流体递送系统披露于以上讨论的美国专利申请公开号2012/0123257的图60-62中。
在另一个实施例中，可以提供手动控制流体递送系统(未示出)。类似于参考图1-2所述的动力操作流体递送系统，手动控制流体递送系统可以包括适配成致动存储第一注入流体(例如造影介质)的第一针筒的第一注入器，该第一注入流体是用于在医疗程序中注入到患者。该手动控制流体递送系统还可以包括被适配成致动存储第二注入流体(如盐水)的第二针筒的第二注入器。流体路径装置组被提供用于递送该第一注入流体和该第二注入流体和在被递送到患者之前将其按所需比率混合。示例性手动控制流体递送系统披露于2013年1月31日提交的美国专利申请序列号13/755,883，其被转让于本申请的受让人，其披露内容通过引用结合在此。
在图40显示的另一个实施例中，在这些针筒的下游，额外的传感器被整合到该系统。本披露中描述的流体递送系统测量针筒柱塞的位置和该针筒中的压力，最常见地是通过测量该活塞上的力。位于该针筒的下游的传感器801a和802a可以测量该流体的一个或多个特性。来自或到这些传感器的信息通过物理或无线通信路径801b和802b被传送至流体控制模块106a用于其对用于流体递送的针筒活塞的伺服控制。可替代地，额外的传感器803a和803b可以被放置在更远的下游，例如，接近混合装置200。来自或到这些传感器的信息通过物理或无线通信路径804a和804b被传送至流体控制模块106a。可替代地，额外的传感器可以被放置在混合装置200的下游，例如具有通信通道806的传感器805。这些传感器共同地或独立地测量该流体的特性，例如流速、压力、温度、浓度、粘度、或空气的存在。对于此信息，由于缺乏关于流体路径元件及其特性的信息，该系统可能包含缺陷或以其他方式调节计算。这些传感器可以是可重复使用的并且可以是永磁体或该流体递送系统的任选部分，例如流动超声波测量仪上的夹子(clip)。可替代地，一个或多个传感器的一些部分抑或一个或多个传感器的整体可以是一次性流体路径的一部分并且在丢弃之前用于单个患者或用于多个患者。
在另一个实施例中，用于对该系统建模以及预期该系统响应的额外信息可以通过数据存储装置810a来提供，该数据存储装置被整合到流体路径元件或装置组108中。数据存储装置810通过有线或无线通信通道810b围绕流体路径元件双向地与流体控制模块106a沟通数据。关于此信息，该流体路径的系统建模及其在各种流体递送方案下的行为可得以改进。关于在此描述的实施例中的任一个，可以存在或使用这些传感器和在此描述的数据存储装置。
参考图3，显示流体路径装置组108从该流体递送系统中移除。流体路径装置组108包括在其近端与该第一注入流体的来源流体连通的第一流体管线116和在其近端与该第二注入流体的来源流体连通的第二流体管线118。第一和第二流体管线116、118充当用于分别从各自相应的流体的来源递送该第一和第二注入流体的流体导管。第一和第二流体管线116、118中每一个的远端与混流装置200处于流体连通。第一和第二注入流体流入混合装置200并在混合装置200中混合。在一个实施例中，具有高比重的造影介质在压力下通过第一流体管线116被递送到混合装置200，并且相对于该造影介质具有较低比重的盐水溶液在压力下通过第二流体管线118被递送到混合装置200。然后，该第一和第二注入流体的混合溶液穿过第三流体管线120，该第三流体管线在其近端与混流装置200的远端处于流体连接。第三流体管线120的远端令人希望地通过连接器122连接到导管，以将该第一和第二注入流体的混合溶液递送至该患者。连接器122可通过常规UV粘结技术结合到第三流体管线120。可替代地，连接器122可以通过包覆模制技术联接到第三流体管线120。虽然图3展示了在第三流体管线120上提供的连接器122，但连接器122可分别提供在该第一、第二、以及第三流体管线116、118、120中的任何一个或全部上。一个或多个阀124可以提供在流体路径装置组108内，以选择性地阻断第一和/或第二注入流体通过流体路径装置组108的通道。例如，单向阀门可以分别提供在该第一和第二流体管线116、118中的一个或两个上，以防止该第一或第二注入流体流回该第一和第二注入流体的来源。可替代地，或另外，该单向阀门可以提供在第三流体管线120上，以防止该第一和第二注入流体的混合溶液流回混流装置200。在一个实施例中，该一个或多个阀124可直接提供在混流装置200上。
参考图4、5、和6A-6C，根据第一实施例展示了混流装置200a。混流装置200a包括具有与远端205a相对的近端204a的壳体202a。壳体202a的近端204a包括连接到或可连接到相应的第一流体管线116和第二流体管线118(未示出)的第一流体端口206a和第二流体端口208a(示于图6A)。壳体202a的近端204a可以包括用于将第一和第二流体管线116、118连接到混流装置200a的连接器(未示出)。壳体202a的远端205a包括连接到或可连接到第三流体管线120的第三流体端口210a。壳体202a的远端205a可以包括用于将混流装置200a连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。
混流装置200a的壳体202a限定了混合室212a(示于图6A)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212a被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合并且产生基本上均匀的混合溶液。另外，混合室212a还被适配成消除停滞流体流的区域。壳体202a令人希望地由医用级塑料材料形成，该医用级塑料材料具有足够的刚性以防止壳体202a在注入程序中的任何实质性扩张。例如，壳体202a被适配成在1200psi的注入压力保持其形状而体积上没有可察觉的扩张。
具体参考图5，并且继续参考图4，混流装置200a的壳体202a包括第一部分214a和第二部分216a。壳体202a的第一部分214a具有基本上圆锥形的近端218a和基本上圆柱形的远端220a。轴环222a围绕着第一部分214a的圆锥形近端218a的基底。第二部分216a包括对应于第一部分214a的轴环222a的凸缘224a，该轴环用来接收在轴环222a内的凸缘224a。在另一个实施例中，轴环222a提供在第二部分216a上，而凸缘224a提供在壳体202a的第一部分214a上。在一个优选和非限制性的实施例中，第一和第二部分214a、216a通过胶合、超声波焊接、干涉配合连接、或其他机械紧固安排永久地联接在一起。
参考图6A-6C，并且继续参考图5，第一和第二流体端口206a、208a延伸穿过第二部分216a并且分别通过第一和第二流体孔226a、228a与混合室212a流体连通。第一和第二流体端口206a、208a基本上彼此平行。在其他实施例中，第一和第二流体端口206a、208a可以相对混流装置200a的纵轴成角度，使得该第一和第二注入流体的流体流相对于该纵轴会聚或偏离。在一个示例性实施例中，造影介质可以通过第一流体端口206a供应，并且盐水可以通过第二流体端口208a供应。流动通过第一和第二流体端口206a、208a的流体穿过第一和第二流体孔226a、228a，该第一和第二流体孔相对于该第一和第二流体端口206a、208a具有减小的截面。第一和第二流体孔226a、228a具有相等的直径。在另一个实施例中，相对于第二流体孔口228a的直径，第一流体孔口226a的直径可以更大或更小。第一和第二注入流体在混合室212a内混合以形成混合溶液。通过在壳体202a的第一部分214a的远端提供的第三流体孔口230a，将该混合溶液从混合室212a排放出来。第三流体孔口230a与第三流体端口210a处于流体连通，该第三流体端口通过流体导管(未示出)将混合流体从混合装置200a排放出来。
如在图6A和6B中最佳显示的，混合室212a被限定在第一部分214a的内部。混合室212a具有从近端218a向远端220a变窄的总体上圆锥形的形状，使得混合室212a的截面形状基本上为圆形(图6C)。可替代地，混合室212a的截面形状可以是椭圆或由曲线形成的任何其他形状。在另一个实施例中，混合室212a可以具有从近端218a至远端220a变窄的第一部分和从其延伸的基本上圆柱形的部分。
继续参考图6A-6C，第二部分216a包括具有杆240a和两个偏转构件242a、244a的流体流动分散装置238a。杆240a被定位在第一和第二流体孔226a、228a之间，并且朝着第一部分214a的远端220a在纵向方向上延伸。偏转构件242a、244a从杆240a径向向外延伸。纵向延伸的杆240a和径向延伸的偏转构件242a、244a之间的过渡部分弯曲以逐渐将该第一和第二注入流体的流动从相对于该混合室的中心轴线基本上纵向的方向过渡到基本上径向的方向。径向空间246a提供在各偏转构件242a、244a的末端和混合室212a的侧壁之间。第一和第二注入流体被偏转构件242a、244a偏转以从基本上纵向的方向流到基本上径向的方向并被迫流动通过径向空间246a。该第一和第二注入流体在流动方向上的快速变化促进该第一注入流体和该第二注入流体在混合室212a内的湍流混合。
参考图7-8D，根据第二实施例展示了混流装置200b。混流装置200b的壳体202b基本上类似于上述混流装置200a的壳体202a。图7中的参考号200b-230b是用来展示与图4-5中参考号200a-230a相同的组件。因为前面关于总体示于图4-6C中的混流装置200a的讨论适用于图7-8D中所示的实施例，下文仅讨论了这些系统之间的相关差异。
具体参考图8A-8D，第二部分216b包括在互相相对方向上的径向向外延伸出第一和第二流体孔228a、228b的两个偏转构件242b、244b。第一注入流体是在一个径向方向上通过第一偏转构件242b导向的，而第二注入流体是在相反径向方向上通过第二偏转构件244b导向的。径向空间246b提供在各偏转构件242b、244b的末端和混合室212b的侧壁之间。第一和第二注入流体被偏转构件242b、244b在相反的方向上偏转以在基本上径向的方向上流动并且被迫流动通过径向空间246b。一旦该第一和第二注入流体在偏转构件242b、244b的下游被重新组合，则在流动方向上的快速变化促进该第一注入流体和该第二注入流体在混合室212b中的湍流混合。
参考图9-10，根据第三实施例展示了混流装置200c。混流装置200c包括具有与远端205c相对的近端204c的壳体202c。壳体202c的近端204c包括连接到或可连接到相应的第一流体管线116和第二流体管线118的第一流体端口以及第二流体端口。壳体202c的近端204c可以包括用于将第一和第二流体管线114、116连接到混流装置200c的连接器(未示出)。壳体202c的远端205c包括连接到或可连接到第三流体管线120(未显示在图9-10)的第三流体端口210c。壳体202c的远端205c可以包括用于将混流装置200c连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。
参考图10，混流装置200c的壳体202c包括第一部分214c和第二部分216c。壳体202c的第一部分214c具有基本上圆锥形的近端218c和基本上圆柱形的远端220c。轴环222c围绕着第一部分214c的基底。第二部分216c包括对应于第一部分214c的轴环222c的凸缘224c，该轴环用来接收在轴环222c内的凸缘224c。在另一个实施例中，轴环222c提供在第二部分216c上，而凸缘224c提供在壳体202c的第一部分214c上。在一个优选和非限制性的实施例中，第一和第二部分214c、216c通过胶合、超声波焊接、干涉配合连接、或其他机械紧固安排永久地联接在一起。
混流装置200c的壳体202c限定了混合室212c(示于图10)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212c被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合，以产生基本上均匀的混合溶液。
继续参考图10，第一和第二流体端口206c、208c延伸穿过第二部分216c并且分别通过第一和第二流体孔226c、228c与混合室212c流体连通。第一和第二流体端口206c、208c基本上彼此平行。在其他实施例中，第一和第二流体端口206c、208c可以相对混流装置200c的纵轴成角度，使得该第一和第二注入流体的流体流相对于该纵轴会聚或偏离。在一个示例性实施例中，造影介质可以通过第一流体端口206c供应，并且盐水可以通过第二流体端口208c注入。流动通过第一和第二流体端口206c、208c的流体穿过第一和第二流体孔226c、228c，该第一和第二流体孔相对于该第一和第二流体端口206c、208c具有减小的截面。第一和第二流体孔226c、228c具有相等的直径。在另一个实施例中，相对于第二流体孔口228c的直径，第一流体孔口226c的直径可以更大或更小。第一和第二注入流体在混合室212c内混合以形成混合溶液。通过在壳体202c的第一部分214c的远端提供的第三流体孔口230c，将该混合溶液出混合室212c排放出来。第三流体孔口230c与第三流体端口230c处于流体连通，该第三流体端口通过流体导管(未示出)将混合流体从混合装置200c排放出来。
如在图10中最佳显示的，混合室212c被限定在第一部分214c的内部。混合室212c具有从近端218c向远端220c变窄的总体上圆锥形的形状，使得混合室212c的截面形状基本上为圆形。可替代地，混合室212c的截面形状可以是椭圆或由曲线形成的任何其他形状。在另一个实施例中，混合室212c可以具有从近端218c至远端220c变窄的第一部分和从其延伸的基本上圆柱形的部分。
第二部分216c包括具有中枢240c的流体流动分散装置238c和可围绕中枢240c可旋转的涡轮叶轮241c，如在图9中更充分显示的。中枢240c位于第一和第二流体孔226c、228c之间，并且朝着第一部分214c的远端220c在纵向方向上延伸。涡轮叶轮241c被可旋转地安置在中枢240c上并通过盖243c保持在纵向方向上。涡轮叶轮241c包括从涡轮叶轮241c的中心部分径向向外延伸的多个转动叶片245c。每一个转动叶片245c相对于该混合室212c的纵轴成角度，使得从第一和第二流体孔226c、228c离开的第一和第二注入流体在径向方向上偏转。从第一和第二流体孔226c、228c离开的流体击打转动叶片245c并且引起涡轮叶轮241c旋转。涡轮叶轮241c的旋转引起该第一和第二流体在混合室212c内散射以促进这些流体的均匀混合。
参考图11，根据第四实施例展示了混流装置200d。混流装置200d的壳体202d基本上类似于上述混流装置200a的壳体202a。图11中的参考号200d-230d是用来展示与图4-5中参考号200a-230a相同的组件。因为前面关于总体示于图4-6C中的混流装置200a的讨论适用于图11中所示的实施例，下文仅讨论了这些系统之间的相关差异。
参考图11，混合室212d被限定在第一部分214d的内部。混合室212d具有总体上圆柱形的形状，具有基本上圆形的截面。可替代地，混合室212d的截面形状可以是椭圆或由曲线形成的任何其他形状。在另一个实施例中，混合室212d可以具有从近端218d至远端220d变窄的第一部分以限定圆锥形轮廓。
混合室212d具有安置在内部的多个混合球213d。每一个混合球213d是基本上球形的并且直径分别大于该第一、第二、和第三流体孔226d、228d、230d中最小的直径，以消除流体端口的阻塞。令人希望地，该多个混合球213d中的每一个具有足够大以避免该第一、第二、和第三流体孔226d、228d、230d完全闭塞的直径。当该第一和第二注入流体进入混合室212d时，混合球213d随着流体流动而摇动并围绕该混合室212d移动。在一个实施例中，其中壳体202d是透明的，混合球213d提供了注入和混合的视觉指示。在清洗循环中，在混合室212d内混合球213d的位置是清洗是否完成的指示。在另一个实施例中，随着混合球213d从混合室212d的壁弹开并且产生响声，混合球213d可以提供可听见的注入指示。
参考图12，根据第五实施例展示了混流装置200e。混流装置200e基本上类似于上述混流装置200d。图12中的参考号200e-230e是用来展示与图11中的参考号200d-230d相同的组件。因为前面关于混流装置200d的讨论适用于图11中所示的实施例，下文仅讨论了这些系统之间的相关差异。
然而混流装置200d包括安置在混合室212d内的多个混合球213d，混流装置200e包括填充混合室212e的至少一部分的多孔过滤材料。具体地，开孔过滤器元件213e填充混合室212e并且建立迫使该第一和第二注入流体在穿过这些孔隙时混合的流体路径限制。在一个实施例中，过滤器元件213e仅提供在混合室212e的一个侧面上以便增加该第一或第二注入流体中一个的压力下降。
参考图13，根据第六实施例展示了混流装置200f。混流装置200f包括具有与远端205f相对的近端204f的壳体202f。壳体202f的近端204f包括连接到或可连接到相应的第一流体管线114和第二流体管线116的第一流体端口206f和第二流体端口208f。壳体202f的近端204f可以包括用于将第一和第二流体管线114、116连接到混流装置200f的连接器(未示出)。壳体202f的远端205f包括连接到或可连接到第三流体管线120的第三流体端口210f。壳体202f的远端205f可以包括用于将混流装置200f连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。
混流装置200f的壳体202f限定了混合室212f(示于图14)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212f被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合，以产生基本上均匀的混合溶液。另外，混合室212f还被适配成消除停滞流体流的区域。壳体202f令人希望地由医用级塑料材料形成，该医用级塑料材料具有足够的刚性以防止壳体202f在注入程序中的任何实质性扩张。例如，壳体202f被适配成在1200psi的注入压力保持其形状而没有可察觉的扩张。
参考图14，第二部分216f包括用于接收通过第一流体导管(未示出)的第一注入流体的第一流体端口206f和用于接收通过第二流体导管(未示出)的第二注入流体的第二流体端口208f。第一和第二流体端口206f、208f延伸穿过第二部分216f并且分别通过第一和第二流体孔226f、228f与混合室212f流体连通。第一和第二流体端口206f、208f基本上彼此平行。在其他实施例中，第一和第二流体端口206f、208f可以相对混流装置200f的纵轴成角度，使得该第一和第二注入流体的流体流相对于该纵轴会聚或偏离。在一个示例性实施例中，造影介质可以通过第一流体端口206f供应，并且盐水可以通过第二流体端口208f注入。流动通过第一和第二流体端口206f、208f的流体穿过第一和第二流体孔226f、228f，该第一和第二流体孔相对于该第一和第二流体端口206f、208f具有减小的截面。第一和第二流体孔226f、228f具有相等的直径。在另一个实施例中，相对于第二流体孔口228f的直径，第一流体孔口226f的直径可以更大或更小。第一和第二注入流体在混合室212f内混合以形成混合溶液。通过在壳体202f的第一部分214f的远端提供的第三流体孔口230f，将该混合溶液出混合室212f排放出来。第三流体孔口230f与第三流体端口210f处于流体连通，该第三流体端口通过流体导管(未示出)将混合流体从混合装置200f排放出来。
混合室212f被限定在第一部分214f的内部。混合室212f具有总体上圆锥形的形状，具有基本上圆形的截面。可替代地，混合室212f的截面形状可以是椭圆或由曲线形成的任何其他形状。
如在图13中最佳显示的，盘237f提供在第一部分214f和第二部分216f之间。盘237f被安置在混合室212f内第一部分214f的近端218f和远端220f之间。盘237f具有适配成配合在混合室212f内的总体上圆形的形状。令人希望地，盘237f被适配成固定在混合室212f内并基本上垂直于混合室212f的纵轴延伸。盘237f包括从盘237f的外部圆周径向向内延伸的多个凹陷239f。当定位在混合室212f内时，凹陷239f限定了混合溶液可以穿过的流体通道241f。另外，盘237f包括延伸穿过盘237f的厚度的中心开口243f。如从流体动力学的基本原理所熟知的，穿越圆形导管的流体的速度曲线在该导管的中心具有最大速度值并在该导管的侧壁具有最小速度值。在该导管的表面存在着停滞点，其中通过该导管使得该流体静止并且其局部速度为零。为了来改变该第一和第二注入流体的速度曲线使得它们在混合室212f内混合以建立混合溶液，盘237f限制该流体，使得最接近于混合室212f的侧壁的流体流动受到的限制小于更靠近混合室212f的中心的流体流动。围绕盘237f周边提供的流体通道241f不会引起流体上的限制，其中流体流动处于其最低值，而盘237f的本体充当屏障以减小最快移动流体的速度曲线。中心开口243f通过允许流体从其中穿过而防止过量累积背压。由盘237f引起的流体阻塞在盘237f的下游引起湍流以促进该第一和第二注入流体的均匀混合。
参考图15-17C，根据第七实施例展示了混流装置200g。混流装置200g包括具有与远端205g相对的近端204g的壳体202g。壳体202g的近端204g包括连接到或可连接到相应的第一流体管线114和第二流体管线116的第一流体端口206g和第二流体端口208g(示于图17B)。壳体202g的近端204g可以包括用于将第一和第二流体管线114、116连接到混流装置200g的连接器(未示出)。壳体202g的远端205g包括连接到或可连接到第三流体管线120的第三流体端口210g。壳体202g的远端205g可以包括用于将混流装置200g连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。
混流装置200g的壳体202g限定了混合室212g(示于图17B)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212g被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合，以产生基本上均匀的混合溶液。另外，混合室212g还被适配成消除停滞流体流的区域。壳体202g令人希望地由医用级塑料材料形成，该医用级塑料材料具有足够的刚性以防止壳体202g在注入程序中的任何实质性扩张。例如，壳体202g被适配成在1200psi的注入压力保持其形状而没有可察觉的扩张。
具体参考图17A-17C，第二部分216g包括用于接收通过第一流体导管(未示出)的第一注入流体的第一流体端口206g和用于接收通过第二流体导管(未示出)的第二注入流体的第二流体端口208g。第一和第二流体端口206g、208g延伸穿过第二部分216g并且分别通过第一和第二流体孔226g、228g与混合室212g流体连通。第一和第二流体端口206g、208g基本上彼此平行。在其他实施例中，第一和第二流体端口206g、208g可以相对混流装置200g的纵轴成角度，使得该第一和第二注入流体的流体流相对于该纵轴会聚或偏离。在一个示例性实施例中，造影介质可以通过第一流体端口206g供应，并且盐水可以通过第二流体端口208g注入。流动通过第一和第二流体端口206g、208g的流体穿过第一和第二流体孔226g、228g，该第一和第二流体孔相对于该第一和第二流体端口206g、208g具有减小的截面。第一和第二流体孔226g、228g具有大约相等的直径。在另一个实施例中，相对于第二流体孔口228g的直径，第一流体孔口226g的直径可以更大或更小。第一和第二注入流体在混合室212g内混合以形成混合溶液。通过在壳体202g的第一部分214g的远端提供的第三流体孔口230g，将该混合溶液出混合室212g排放出来。第三流体孔口230g与第三流体端口210g处于流体连通，该第三流体端口通过流体导管(未示出)将混合流体从混合装置200g排放出来。
混合室212g被限定在第一部分214g的内部。混合室212g具有总体上圆柱形的形状，具有基本上圆形的截面。可替代地，混合室212g的截面形状可以是椭圆或由曲线形成的任何其他形状。混合室212g可以具有从近端218g至远端220g变窄的第一部分以限定圆锥形轮廓。
继续参考图17A-17C并回顾图16，混流装置200g包括安置在第一部分214g和第二部分216g之间的流动分散插入件237g。流动分散插入件237g被适配成被接收在第一部分214g的腔内。流动分散插入件237g具有基本上管状的结构，其具有从流动分散插入件237g侧壁的远端纵向向外延伸的两个销239g。每一个销239g被接收在相应销孔241g中，该销孔提供在第一部分214g的腔的远端处的止动表面243g上。销239g被适配成啮合销孔241g以防止流动分散插入件237g相对于壳体202g的第一部分214g旋转。如在图17A中最佳显示的，流动分散插入件237g包括延伸跨过流动分散插入件237g的管状结构的内部的中心部分的水翼元件245g。水翼元件245g包括位于流动分散插入件237g近端的前缘247g和远端的后缘249g。水翼元件245g进一步包括在前缘247d和后缘249g之间延伸的上弦251g和与上弦251g相对的在前缘247g和后缘249g之间延伸的下弦253g。上弦和下弦251g、253g限定水翼元件245g的截面轮廓并定义了穿过水翼元件245g的流体的流动特征。如从流体动力学原理所熟知的，上弦251g的凸状轮廓将引起流体流在水翼元件245g的上表面上加速，由此产生低流体压力条件。另一方面，下弦253g的平坦或凹形轮廓将引起流体流在水翼元件245g的下表面上减速，由此产生高流体压力条件。当穿越上弦251g的流体与穿越下弦253g的流体在后缘249g接合时，旋涡脱落出后缘249g导致后缘249g远端的湍流流体流动，促进该第一和第二注入流体在混合室212g中的均匀混合。在图17B中所示的实施例中，第一和第二流体孔226g、228g基本上平行于水翼元件245g的前缘247g。在另一个实施例中，第一和第二流体孔226g、228g可以相对于水翼元件245g的前缘247g而垂直定向。
参考图18A-18C，根据第八实施例展示了混流装置200h。混流装置200h基本上类似于上述混流装置200g。图18A-18C中的参考号200h-230h是用来展示与图15-17C中的参考号200g-230g相同的组件。而混流装置200g包括仅一个水翼元件245g，混流装置200h包括多个水翼。具体地，参考图18A-18C，混流装置200h包括安置在第一部分214h和第二部分216h之间的流动分散插入件237h。流动分散插入件237h被适配成被接收在第一部分214h的腔内。流动分散插入件237h具有基本上管状的结构，其具有从流动分散插入件237h侧壁的远端纵向向外延伸的两个销239h。每一个销239h被接收在相应销孔241h中，该销孔提供在第一部分214h的腔的远端处的止动表面243h上。销239h被适配成啮合销孔241h以防止流动分散插入件237h相对于壳体202g的第一部分214h旋转。如在图18A中最佳显示的，流动分散插入件237h包括延伸跨过流动分散插入件237h的管状结构的内部的中心部分的两个水翼元件245h、245h'。水翼元件245h、245h'彼此偏移，使得流体可以从它们之间穿过。水翼元件245g、245h'包括位于流动分散插入件237h近端的前缘247g、247h'和在远端的后缘249h、249h'。水翼元件245h、245h'进一步包括在前缘247h、247h'和后缘249h、249h'之间延伸的上弦251h、251h'和与上弦251h、251h'相对的在前缘247h、247h'和后缘249h、249h'之间延伸的下弦253h、253h'。上弦251h、251h'和下弦253h、253h'定义了水翼元件245h、245h'的截面轮廓，并定义了穿过水翼元件245h、245h'的流体的流动特征。可以安排水翼元件245h、245h'，使得(a)第一水翼元件245h的前缘247h基本上与第二水翼元件245h'的前缘247h'平行对齐，(b)第一水翼元件245h的上弦251h邻近于第二水翼元件245h'的上弦251h'，(c)第一水翼元件245h的下弦253h邻近于第二水翼元件245h'的下弦253h'，或(d)第一水翼元件的上弦251h邻近于第二水翼元件245h'的下弦251h'。如从流体动力学原理所熟知的，上弦251h、251h'的凸状轮廓会引起流体流在水翼元件245h、245h'的上表面上加速，由此产生低流体压力条件。另一方面，下弦253h、253h'的平坦或凹形轮廓会引起流体流在水翼元件245h、245h'的下表面上减速，由此产生高流体压力条件。当穿越上弦251h、251h'的流体与穿越下弦253h、253h'的流体在后缘249h、249h'接合时，旋涡脱落出后缘249h、249h'导致后缘249h、249h'远端的湍流流体流动，促进该第一和第二注入流体在混合室212h中的均匀混合。在图18B中所示的实施例中，第一和第二流体孔226h、228h基本上平行于两个水翼元件245h、245h'的前缘247h、247h'。在另一个实施例中，第一和第二流体孔226h、228h可以相对于两个水翼元件245h、245h'的前缘247h、248h'垂直定向。
参考图19-20B，根据第九实施例展示了混流装置200i。混流装置200i包括具有与远端205i相对的近端204i的壳体202i。壳体202i的近端204i包括连接到或可连接到相应的第一流体管线114和第二流体管线116的第一流体端口206i和第二流体端口208i(示于图20A)。壳体202i的近端204i可以包括用于将第一和第二流体管线114、116连接到混流装置200i的连接器(未示出)。壳体202i的远端205i包括连接到或可连接到第三流体管线120的第三流体端口210i。壳体202i的远端205i可以包括用于将混流装置200i连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。
混流装置200i的壳体202i限定了混合室212i(示于图20A)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212i被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合，以产生基本上均匀的混合溶液。另外，混合室212i还被适配成消除停滞流体流的区域。壳体202i令人希望地由医用级塑料材料形成，该医用级塑料材料具有足够的刚性以防止壳体202i在注入程序中的任何实质性扩张。例如，壳体202i被适配成在1200psi的注入压力保持其形状而没有可察觉的扩张。
具体参考图20A-20B，第一和第二流体端口206i、208i延伸穿过第二部分216i并且分别通过第一和第二流体孔226i、228i与混合室212i流体连通。第一和第二流体端口206i、208i基本上彼此平行。在其他实施例中，第一和第二流体端口206i、208i可以相对混流装置200i的纵轴成角度，使得该第一和第二注入流体的流体流相对于该纵轴会聚或偏离。在一个示例性实施例中，造影介质可以通过第一流体端口206i供应，并且盐水可以通过第二流体端口208i注入。流动通过第一和第二流体端口206i、208i的流体穿过第一和第二流体孔226i、228i，该第一和第二流体孔相对于该第一和第二流体端口206i、208i具有减小的截面。第一和第二流体孔226i、228i具有相等的直径。在另一个实施例中，相对于第二流体孔口228i的直径，第一流体孔口226i的直径可以更大或更小。第一和第二注入流体在混合室212i内混合以形成混合溶液。通过在壳体202i的第一部分214i的远端提供的第三流体孔口230i，将该混合溶液出混合室212i排放出来。第三流体孔口230i与第三流体端口210i处于流体连通，该第三流体端口从混合装置200i通过流体导管，例如连接到导管的第三流体管线120排放混合流体，如上文参考图3所讨论的。
参考图19和20A，混流装置200i包括安置在第一部分214i和第二部分216i之间的多个流动分散插入件237i。流动分散插入件237i被适配成被接收在第一部分214i的腔内。流动分散插入件237i具有基本上管状的结构，该结构具有从流动分散插入件237i的侧壁的远端纵向向外延伸的两个销239h和在其近端延伸进流动分散插入件的侧壁的两个销孔241i。每一个销239i被接收在邻近的流动分散插入件237i上提供的相应销孔241i内。流动分散插入件的最接近于第一部分214i的远端的销239i被接收在第一部分214i的远端处的止动表面243i内。销239i被适配成啮合销孔241i以防止流动分散插入件237i相对于壳体202i的第一部分214i旋转。
继续参考图20A，每一个流动分散插入件237i具有被适配成被接收在第一部分214i内的基本上圆柱形的外部。每一个流动分散插入件237i进一步包括中空内部。共同地，该多个流动分散插入件237i的中空内部限定了混合室212i。每一个流动分散插入件包括从流动分散插入件237i的内侧壁径向向内延伸的多个翼245i。这些翼245i围绕流动分散插入件237i的内圆周被等间距间隔开。例如，图20A中所示的实施例包括以90度间距间隔开的四个翼245i。邻近的流动分散插入件237i令人希望地相对于彼此旋转，使得一个流动分散插入件237i的翼245i相对于邻近的流动分散插入件245i而有角度地偏移。在图20A中所示的实施例中，提供了三个流动分散插入件237i，其中该第一和最后流动分散插入件237i被定位使得这些插入物上的翼245i相对于延伸穿过混合室212i的纵轴而处于角度对准。中间流动分散插入件237i相对于该第一和最后流动分散插入件237i有角度地偏移，使得在该中间插入物上的翼245i相对于该第一和最后流动分散插入件237i偏移。虽然图20A示出了三个流动分散插入件237i，本领域的普通技术人员会理解可以提供任何数目的流动分散插入件237i。在各流动分散插入件237i上的翼245i建立穿过混合室212i的流体路径上的阻塞，以产生穿过混合室212i的湍流流体流动。
参考图21-23，根据第十实施例展示了混流装置200j。混流装置200j包括具有与远端205j相对的近端204j的壳体202j。壳体202j的远端205j可以包括用于将混流装置200j连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。混流装置200j的壳体202j限定了混合室212j(示于图22)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212j被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合，以产生基本上均匀的混合溶液。另外，混合室212j还被适配成消除停滞流体流的区域。壳体202j令人希望地由医用级塑料材料形成，该医用级塑料材料具有足够的刚性以防止壳体202j在注入程序中的任何实质性扩张。例如，壳体202j被适配成在1200psi的注入压力保持其形状而没有可察觉的扩张。
具体参考图22，壳体202j包括在接缝217j处连接在一起的第一部分214j和第二部分216j，该接缝围绕第一和第二部分214j、216j的侧边的外周边延伸。接缝217j限定了第一和第二部分214j、216j之间的密封，以防止流体从混合装置200j泄漏。接缝217j包括提供在该壳体202j的第一或第二部分214j、216j中的一个上的槽219j以及在第一或第二部分214j、216j中的另一个上的相应凸起221j，使得凸起221j被接收在槽219j中。通过例如超声波焊接、UV粘结或其他连接技术，在接缝217j处连接第一部分214j和第二部分216j。
壳体202j包括用于接收通过第一流体导管(未示出)的第一注入流体的第一流体端口206j和用于接收通过第二流体导管(未示出)的第二注入流体的第二流体端口208j。第一和第二流体端口206j、208j延伸穿过壳体202j的第一和第二部分214j、216j，并且分别通过第一和第二流体孔226j、228j与混合室212j流体连通。第一和第二流体端口206j、208j基本上彼此平行。在其他实施例中，第一和第二流体端口206j、208j可以相对混流装置200j的纵轴成角度，使得该第一和第二注入流体的流体流相对于该纵轴会聚或偏离。在一个示例性实施例中，造影介质可以通过第一流体端口206j供应，并且盐水可以通过第二流体端口208j注入。流动通过第一和第二流体端口206j、208j的流体穿过第一和第二流体孔226j、228j，该第一和第二流体孔相对于该第一和第二流体端口206j、208j具有减小的截面。第一和第二流体孔226j、228j具有相等的直径。在另一个实施例中，相对于第二流体孔口228j的直径，第一流体孔口226j的直径可以更大或更小。第一和第二注入流体在混合室212j内混合以形成混合溶液。通过在壳体202j的第一部分214j的远端提供的第三流体孔口230j，将该混合溶液出混合室212j排放出来。第三流体孔口230j与第三流体端口210j处于流体连通，该第三流体端口通过流体导管(未示出)将混合流体从混合装置200j排放出来。
继续参考图22，通过延伸穿过混合室212j的纵向长度的两个正弦流体路径213j限定混合室212j。每一个正弦流体路径213j的截面基本上为圆形(图23)。正弦流体路径213j在多个相交点215j相交，这些相交点在混合室212j的纵向长度上以规则间距间隔开。在每一个相交点215j处，流体流动是从相交点215j上游处的正弦流体路径213j的部分合并，并且在相交点215j的下游继续之前分开。重复合并和分开流体流动促进在混合室212j内的湍流混合，以产生该第一和第二注入流体的彻底混合的溶液。
参考图24-26，根据第十一实施例展示了混流装置200k。混流装置200k包括具有与远端205k相对的近端204k的壳体202k。壳体202k的近端204k包括连接到或可连接到相应的第一流体管线114和第二流体管线116的第一流体端口206k和第二流体端口208k(示于图25)。第一注入流体(例如造影溶液)通过第一流体管线116被递送到第一流体端口206k，而第二注入流体(例如盐水)被递送到第二流体端口208k。壳体202k的近端204k可以包括用于将第一和第二流体管线114、116连接到混流装置200k的连接器(未示出)。壳体202k的远端205k包括连接到或可连接到第三流体管线120的第三流体端口210k。当该第一和第二注入流体被引入到混流装置200k的壳体202k中，它们混合以产生该第一和第二注入流体的混合溶液。此混合溶液流动通过壳体202k并且通过第三流体端口210a离开混流装置200k。壳体202k的远端205k可以包括用于将混流装置200k连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。
混流装置200k的壳体202k限定了混合室212k(示于图25)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212k被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合，以产生基本上均匀的混合溶液。另外，混合室212k还被适配成消除停滞流体流的区域。壳体202k令人希望地由医用级塑料材料形成，该医用级塑料材料具有足够的刚性以防止壳体202k在注入程序中的任何实质性扩张。例如，壳体202k被适配成在1200psi的注入压力保持其形状而没有可察觉的扩张。
参考图25-26，壳体202k包括在接缝217k处连接在一起的第一部分214k和第二部分216k，该接缝围绕第一和第二部分214k、216k的侧边的外周边延伸。接缝217k限定了第一和第二部分214k、216k之间的密封，以防止流体从混合装置200k泄漏。接缝217k包括提供在该壳体202k的214k、216k第一或第二部分中的一个上的槽219k以及在第一或第二部分214k、216k中的另一个上的相应凸起221k，使得凸起221k被接收在槽219k中。
壳体202k包括用于接收通过第一流体导管(未示出)的第一注入流体的第一流体端口206k和用于接收通过第二流体导管(未示出)的第二注入流体的第二流体端口208k。第一和第二流体端口206k、208k延伸穿过壳体202k的第一和第二部分214k、216k，并且分别通过第一和第二流体孔226k、228k与混合室212k流体连通。第一和第二流体端口206k、208k基本上彼此平行。在其他实施例中，第一和第二流体端口206k、208k可以相对混流装置200k的纵轴成角度，使得该第一和第二注入流体的流体流相对于该纵轴会聚或偏离。在一个示例性实施例中，造影介质可以通过第一流体端口206k供应，并且盐水可以通过第二流体端口208k注入。流动通过第一和第二流体端口206k、208k的流体穿过第一和第二流体孔226k、228k，该第一和第二流体孔相对于该第一和第二流体端口206k、208k具有减小的截面。第一和第二流体孔226k、228k具有相等的直径。在另一个实施例中，相对于第二流体孔口228k的直径，第一流体孔口226k的直径可以更大或更小。第一和第二注入流体在混合室212k内混合以形成混合溶液。通过在壳体202k的第一部分214k的远端提供的第三流体孔口，将该混合溶液出混合室212k排放出来。第三流体孔口与第三流体端口210k处于流体连通，该第三流体端口通过流体导管(未示出)将混合流体从混合装置200k排放出来。
混合室212k被限定在第一部分214k的内部。混合室212k具有总体上圆柱形的形状，具有基本上圆形的截面。可替代地，混合室212k的截面形状可以是椭圆或由曲线形成的任何其他形状。混合室212k可以具有从近端218k至远端220k变窄的第一部分以限定圆锥形轮廓。
继续参考图25-26，第一和第二流体孔226k、228k与混合室212k通过第一和第二弓形管233k、235k处于流体连通。第一和第二弓形管233k、235k朝着混合室212k的纵轴径向向内弯曲，使得它们在混合室212k近端处的接合处相交。由于柯恩达效应的特征，穿过第一和第二弓形管233k、235k的第一或第二注入流体的流体喷射将被吸引到最近的表面，即，最接近于混合室212k的纵轴的表面。一旦该第一注入流体的流体喷射穿过第一弓形管233k，该流体喷射将继续在混合室212k内以弧形的方式流动直到它与混合室212k的内侧壁碰撞，其后该流体喷射将在相反方向上偏转，由此限定正弦穿越路径。类似地，一旦该第二注入流体的流体喷射穿过第二弓形管233k，该流体喷射将继续在混合室212k内以弧形的方式流动直到它与混合室212k的内侧壁碰撞，其后该流体喷射将在相反方向上偏转，由此限定与该第一注入流体的穿越路径相对的正弦穿越路径。当该第一流体喷射与该第二流体喷射相交时，归因于每一个流体射流的径向速度组件上的差异，该第一和第二注入流体的湍流混合发生。
参考图27-28B，根据第十一实施例展示了混流装置200l。混流装置200l包括具有与远端205l相对的近端204l的壳体202l。壳体202l的近端204l可以包括用于将第一和第二流体管线114、116连接到混流装置200l的连接器(未示出)。壳体202l的远端205l包括连接到或可连接到第三流体管线120的第三流体端口210l。当该第一和第二注入流体被引入到混流装置200l的壳体202l中，它们混合以产生该第一和第二注入流体的混合溶液。此混合溶液流动通过壳体202l并且通过第三流体端口210a离开混流装置200l。壳体202l的远端205l可以包括用于将混流装置200l连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。
混流装置200l的壳体202l限定了混合室212l(示于图28A)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212l被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合，以产生基本上均匀的混合溶液。另外，混合室212l还被适配成消除停滞流体流的区域。壳体202l令人希望地由医用级塑料材料形成，该医用级塑料材料具有足够的刚性以防止壳体202l在注入程序中的任何实质性扩张。例如，壳体202l被适配成在1200psi的注入压力保持其形状而没有可察觉的扩张。
如在图28A中最佳显示的，该混合室212l包括在混合室212l的内部圆周周围的多个槽213l。这些槽213l螺旋地延伸穿过混合室212l的纵向长度以限定“枪筒膛线”形状。因为第一和第二注入流体被递送到混合室212l，槽213l促进该流体沿着混合室212l的纵向长度而漩涡流动。
参考图29-30，根据第十三实施例展示了混流装置200m。混流装置200m包括具有与远端205m相对的近端204m的壳体202m。壳体202m的近端204m包括连接到或可连接到相应的第一流体管线116和第二流体管线118的第一流体端口206m和第二流体端口208m(示于图31)。第一和第二流体端口206m、208m基本上彼此平行。在其他实施例中，第一和第二流体端口206m、208m可以相对混流装置200m的纵轴成角度，使得该第一和第二注入流体的流体流相对于该纵轴会聚或偏离。壳体202m的近端204m可以包括用于将第一和第二流体管线114、116连接到混流装置200m的连接器(未示出)。壳体202m的远端205m包括连接到或可连接到第三流体管线120的第三流体端口210m。壳体202m的远端205m可以包括用于将混流装置200m连接到第三流体管线120或连接到导管的连接器(未示出)。
混流装置200m的壳体202m限定了混合室212m(示于图31)，其中第一和第二注入流体混合以形成混合溶液。混合室212m被适配成在湍流条件下提供均匀混合流动，以促进该第一和第二注入流体的彻底混合，以产生基本上均匀的混合溶液。另外，混合室212m还被适配成消除停滞流体流的区域。壳体202m令人希望地由医用级塑料材料形成，该医用级塑料材料具有足够的刚性以防止壳体202m在注入程序中的任何实质性扩张。例如，壳体202m被适配成在1200psi的注入压力保持其形状而没有可察觉的扩张。
参考图31，流动通过第一和第二流体端口206m、208m的流体穿过第一和第二流体孔226m、228m，该第一和第二流体孔相对于该第一和第二流体端口206m、208m具有减小的截面。第一流体孔口226m的直径相比于第二流体孔口228m的直径更小。在流体注入过程中，第一注入流体(例如盐水)穿过第一流体孔口226m。由于第一流体孔口226m相对于第二流体孔口228m的减小的直径，该第一注入流体经历跨第一流体孔口226m的更高压降。更高的相对压力降也与雷诺数上的变化相关联，该变化与流动穿过第一流体孔口226m的第一注入流体和从层流至湍流的相应转变相关联。例如，在进入第一流体孔口226m之前该第一注入流体的流体流动与低于2300(即，层流)的雷诺数相关联。在经历由第一流体端口206m和第一流体孔口226m之间的直径减少引起的压力降后，第一注入流体的雷诺数将高于4000(即湍流)。类似地，在进入第二流体孔口228m之前该第二注入流体的流体流动也与低于2300(即，层流)的雷诺数相关联。然而，因为该第二注入流体不经受归因于在第二流体端口208m和第二流体孔口228m之间的直径减少的高压降，该第二注入流体将在穿过第二流体孔口228m后维持层流。当注入比该第一注入流体粘性更大的具有多于50％的第二注入流体的比率的流体时，第一流体孔口226m相对于第二流体孔口228m直径上的减少的额外益处抵消第一注入流体的任何回流。通过将第一注入流体的湍流和第二注入流体的层流在混合室212m中合并，混合这两种流体以形成混合溶液被改善。通过在壳体202m的第一部分214m的远端提供的第三流体孔口230m，将该混合溶液出混合室212m排放出来。第三流体孔口230m与流体端口210m处于流体连通，该流体端口通过流体导管(未示出)将混合流体从混合装置200m排放出来。
虽然在上述描述中提供了具有混流装置的流体路径装置组及其操作方法的实施例，本领域的普通技术人员可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下进行这些实施例的修饰和改变。例如，具有混流装置的流体路径装置组的实施例中任一个可被适配成接收第三(或更多)注入流体，该注入流体被引入该混流装置的混合室中，以与第一和第二注入流体中的一种或两种进行混合。因此，前述说明书旨在是说明性而非限制性的。
已经描述了该混流装置的不同实施例，现在将对回流补偿的方法进行描述。在典型的多流体注入程序中，使用动力或手动注入器将注入流体(如造影溶液)从造影溶液来源递送到该患者。通过插入患者身体的导管，所注入的造影溶液被递送到该患者身体中所希望的部位，例如该患者的腹股沟区域。一旦该造影剂流体被递送到所希望的部位，使用常规的成像技术(例如血管造影术成像或扫描)对该区域进行成像。针对周围组织的背景，该造影溶液变得清楚可见。然而，因为该造影溶液通常包括如果以高剂量或高浓度递送可能对患者有害的毒性物质，所希望的是减少给予该患者的造影剂，同时维持对于有效成像所需的有效造影量。此外，如果造影溶液被太高度浓缩，在程序(例如旋转CT)中伪像或欠佳成像可能发生。通过以盐水补充总体造影溶液递送程序，患者的额外水化自动发生并且允许身体去除造影溶液的毒性。除了改善的患者舒适度和更小的毒性，以临床显著的压力和流速引入盐水还允许以注入器上的更低压力设置实现更高流速。
为了使第一和第二注入流体(例如造影溶液和盐水)的有效同时流动递送成为可能，基本上相等的压力必须存在于该混流装置的每一个递送线中或更一般地汇合处。在上述的动力注入系统中，令人希望的是在同时流动递送应用中基本同时致动这些活塞元件，以均衡每条线中的压力。如果在该流体路径装置组的每条递送线中的汇合点处以差压操作该注入器时，低压线中的流体可被停止或逆转，直到在低压线中实现足够的压力以使得能够在希望的方向上流动。这个时延能够降低图像质量的用处。这种现象在如下情况中特别明显，其中造影剂以相比于盐水显著更高的比率注入，例如80％造影剂与20％盐水注入方案。在高的注入压力下倒流加重。在高注入压力的小剂量注入中，倒流有效地终止盐水的递送，使得注入100％造影溶液，而不是所希望的80％造影剂与20％盐水比率。类似不准确性发生在各种其他注入方案中，包括但不限于20％造影与80％盐水比率。
在高造影剂-盐水比率的动力注入期间，倒流的上述情况的发生归因于注入系统容量。容量被定义为流体路径元件的、元件的体积上的变化、或整个系统压力上的变化。总系统扩张体积、容积、或容量体积代表这些注入器系统组件归因于压力而隆起时捕获的受抑流体的总量或体积(即，回流量)。总系统容量和容量体积对于每一个流体注入系统是固有的，并且取决于多个因素，包括注入器构建、用于构建该针筒的材料的机械特性、活塞、围绕该针筒的压力护套、压力护套和限制运动或挠曲、将造影剂和盐水递送至混流装置的流体管线、起始压力、结束压力等。当两个活塞之间的相对速度差异大并且所需的压力高(这可以在同时流体流动穿过小限制时发生)，总流体注入速度大，和/或该流体的粘度高时，回流或逆流量增加。回流或逆流可以防止同时递送的流体的不同比率出现在某些注入中，这对于所有的双针筒式注入器系统而言都会造成损害。
一般地，容量体积直接相关于注入压力并且负相关于该针筒中造影剂和盐水的体积。例如，在一个实施例中，在1200psi注入而针筒中剩余150ml的造影剂和盐水的期间，容量体积为约10ml。在另一个实施例中，容量体积可以是从约5ml至约9ml。参考图32中所示的图，若干线标记的A、B、和C显示了相对于在不同针筒体积的注入压力的增加，系统容量体积增加。线A，其对应于以最大填充量含有造影溶液或盐水的两个针筒。线B和C显示了容量体积的增加伴随着分别具有2/3和1/3的最大填充量的针筒的注入压力的增加。因此填充量越低，针筒容量越低。
容量还是如下比率的函数，该第一和第二注入流体(例如造影溶液和盐水)在此比率注入。参考图33，展示了相对于该造影溶液和盐水之间的比率上的变化，回流量上的相对变化的图解。在50％-50％比率，其中造影溶液和盐水以相等的量注入，回流量被最小化，因为在该注入系统的造影溶液侧的容量等于盐水侧的容量，使得在每条递送线中存在基本上相等的压力。回流可以在以下情况中发生，其中通过长流体导管递送第一和第二注入流体。然而，随着造影溶液和盐水的注入比率变化，回流量对应于该比率的增加而增加。如在图33中所示的，低比率的造影溶液和盐水(即，更高的盐水浓度)下的回流量低于高比率(即，更高的造影剂浓度)下的回流量，这归因于相对于盐水该造影溶液具有显著更高的粘度。从50:50比率的更大偏差将导致更大的回流，这归因于这些针筒相对于彼此的相对速率。当此情况发生时，在来自更慢针筒的压力下更大量的流体将由来自更快的针筒的流体的流入组成。
参考图34，回流量被显示为具有80％造影溶液与20％盐水的比率的注入方案的注入压力的函数。基于注入压力，所希望的流体比率在低注入体积下不能实现，其中100％的注入流体会是造影溶液。甚至当该盐水针筒被加压至克服该系统容量体积的水平时，总流体比率高于所希望的比率。典型地，所希望的比例是通过同时激活活塞并且控制速度和注入时间来选择，以分配所希望量的造影溶液和盐水。图35展示了针对80％-20％注入方案，驱动该第一和第二注入流体(造影溶液和盐水)的活塞的速度曲线。如从该图中所见的，各个活塞的速度在注入持续时间中保持恒定，注入造影溶液的活塞的速度(标记的A)比注入盐水的活塞的速度(标记的B)快四倍。每一个活塞从静止到稳态速度的加速是相同的。
在高造影-比-盐水比率下消除回流来补偿系统容量的问题的一个可能解决方案是与正发生的容量性隆起成比例控制活塞的相对加速。因此，可以维持同时流体递送的比率。控制造影溶液的注入的活塞和控制盐水的注入的活塞之间的加速差异是由预测的针筒的容量体积确定，其中校正因子主要通过在该针筒筒体内的压力和针筒柱塞的轴向位置主导。
参考图36-37，针对80％-20％注入方案，驱动该第一和第二注入流体(造影溶液和盐水)的活塞的速度曲线是如下所示的，其中驱动该第一注入流体(造影溶液)的活塞从静止到稳定速度的加速低于驱动该第二注入流体(盐水)的活塞的加速。令人希望地，驱动该第二注入流体的活塞的加速被最大化，使得该活塞以最少量的时间达到其所希望的速度。驱动该第一注入流体的活塞的加速被控制为这两个活塞之间的相对速度、驱动该第二注入流体的活塞的加速、和被选择以补偿系统容量体积的校正因子的函数。可以仅在注入程序开始时，或在注入程序开始和结束时控制驱动该第一注入流体的活塞的加速。校正因子可以来源于经验性检验或来源于该流体递送装置和该流体注入系统的材料和形状计算。此外，有关各流体路径元件的信息可以包含在数据元件上或从与如以上讨论并且在图39和40中列出的流体路径元件中的一种或多种相关的传感器接收。该系统控制器可以使用此类信息以优化性能，例如补偿或功效约简算法。数据元件及其潜在益处讨论于由本披露申请人拥有并且通过引用结合在此的美国申请号13/831,667。
参考图37，控制第一和第二注入流体(即，分别是造影溶液和盐水)的注入的两个活塞的速度曲线显示在驱动该第一注入流体的活塞达到稳定状态速度的时刻(标记的A')之前注入的初始阶段。驱动该第二注入流体的活塞的速度曲线被标记为B'。当速度曲线A'和B'下的面积是基本上相等时，从针筒引导的第一和第二注入流体的流体路径处的注入压力是均衡的。速度曲线A'的曲线下面积可以通过以下等式计算：U1＝1/2Vi*t，其中V1是驱动该第一注入流体的活塞的速度并且t是时间。速度曲线B'的曲线下面积可以通过以下等式计算：U2＝V2*t，其中V2是驱动该第二注入流体的活塞的速度并且t是时间。U2的计算没有考虑从该注入程序开始直至实现稳态速度的任何速度梯度，因为驱动该第二注入流体的活塞的加速被最大化，使得速度曲线B'的初始斜率是基本上竖直的。基于以上等式，当驱动该第一注入流体的活塞的速度等于驱动该第二注入流体的活塞的速度的两倍时(即，V1＝2*V2)，速度曲线A'和B'下的面积基本上相等。因为已知驱动该第二注入流体的活塞的加速(即，该活塞可以实现的最大加速A2)，驱动该第一注入流体的活塞的加速可以计算为两个活塞之间的速度比率的函数。以下等式支配驱动该第一注入流体的活塞的加速值A1：A1＝A2/(c*(V1/V2))，其中c是被选择以补偿系统容量体积并最小化该回流量的标量校正因子。如以上所指出的，校正因子c最初可以来源于基于含有该第一和第二注入流体的针筒的多个不同注入压力和填充量的经验性检验，并且可以合并到该系统控制算法中(任选地特异性适应于来自并且关于该所选择的流体路径元件的信息)。可替代地，校正因子c可以来源于该流体递送装置和该流体注入系统的材料和形状计算。在流体注入初始阶段中，在含有该第一和第二注入流体的针筒的给定的注入压力和填充量下，校正因子控制驱动该第一注入流体的活塞的加速A1，以便补偿系统容量体积。控制造影溶液的注入的活塞和控制盐水的注入的活塞之间的加速差异是由预测的针筒的容量体积确定，其中校正因子c主要通过在该针筒内的压力和填充量主导。
如在图38中所示的，多个回流量曲线显示为针对驱动该第一注入流体的活塞的未校正加速值和校正因子c的校正值的注入压力的函数。针对含有该第一和第二注入流体的针筒的给定填充量，校正因子被选择以跨所有注入压力最小化或消除回流量。最小化或消除回流量确保了在该注入过程的所有阶段中维持该第一和第二注入流体的实际比率。
以上讨论的回流现象是由在流体递送系统、流体、和流体路径元件中的非理想性和/或更高级非线性或其他效应引起的多个现象中的一种。容量是非理想性的一个实例。减小、消除或最小化这些非理想性中任一项或所有的方法可以经由系统控制和致动活性、流体路径元件和流体路径元件特性、和/或其组合完成。在此描述的溶液主要聚焦在系统控制和/或致动方法上。使用流体路径元件(例如阀和额外的系统控制)的方法被披露在由本披露申请人拥有并且通过引用结合在此的美国申请号13/831,667中。
额外的非理想性效应可以包括(i)缓慢流速或剂量上升时间，通常归因于在其他事项中的驱动传输惯性和流体路径元件容量，(ii)缓慢流速或剂量下落时间，经常被称为归因于类似非理想性的注入后“滴下”，(iii)一个流体回流到另一个的流体路径，如上文提及的(包括归因于另一流体的脉冲流动而引出一种流体，例如在KVO(保持静脉开放)操作期间)，(iv)在启动时、注入过程中、或随着该注入结束的比率不准确性，(v)来自所编程的递送基于先前注入和保持在流体路径元件中的流体的瞬态不准确性，和(vi)速度上的快速增加，随着具有更低粘度的流体代替具有更高粘度的流体(一旦低粘度的流体越过流体路径的限制区段，则该流速可以显著增加，导致压力下降)。
在一个实施例中，该流体控制模块采用如图39所示的系统模型，该系统模型包括针筒容量的非理想性和流体路径阻力。在所描绘的流体流动系统的电子类似物中，电荷对应于电压，电流对应于流动并且压力对应于电压。活塞的运动被建模为将电流(流体)驱动到该针筒中的电流源702a和702b。针筒容量由电容器701a和701b建模。如以上在图32中所示的，容量的值取决于活塞位置，这样就都不是简单、固定的电容器。容量具有许多潜在促成因素，例如该针筒的运动(针对其装配)、该针筒在压力护套内部的伸展(如果有的话)、任何弹性组件或密封件的压缩、以及可能留在该流体中的任何气泡的压缩。这些中的一些是非线性的，例如该针筒随着扩张而具有相对高的容量，但一旦它与该压力护套啮合，该容量显著降低，这归因于压力护套硬度。这些针筒的输出分别流经电阻器703a和703b，这将这些流体路径的阻力建模到该混流装置。阻力取决于这些流体路径元件的几何形状，例如内直径、长度、弯区等，以及该流体的粘度。流体粘度取决于温度和已经发生的任何混合，并且如果该流体是非牛顿的话，取决于流体速度本身。该混合装置的阻力被展示为在T-构造上的3个电阻器，即704a、704b、以及704c。进行这种分离以简化该建模，因为704a中的阻力取决于该第一针筒中的流体的粘度(和温度)，704b中的阻力取决于在该第二针筒中的流体的粘度(和温度)，并且704c中的阻力取决于所得混合物的粘度，这取决于随着流体进入该混合室时这两个流体的流速。电阻器705代表内部具有流体混合物的下游流体路径元件的剩余部分的阻力。本模型的行为可以用容易可获得的模拟工具如SPICE或更复杂的模型(例如Matlab/Simulink或COMSOL)模拟。这些模拟器还可以处理变量，例如流体的粘度和针筒的剩余体积。
在一个实施例中，流体控制模块可以采用更复杂的模型。例如，发动机的惯性可被建模为电流源和电容器之间的电感。类似地，在流体路径元件中的流体流量惯性可被建模为与流体路径阻力同线的电感，并且流体路径容量可被建模为接地电容器。
解决缓释剂量上升时间的一个系统控制或伺服方法是US 2011/0209764(通过引用结合在此)，其中这些系统是使用PID控制器或其他适应性策略建模的。这使得活塞能够比以其他方式预期以占据系统容量的情况更快地移动。该数据中的一些可任选地来自与这些流体路径元件中的一些或所有相关联的数据存储装置810。类似地，该系统可以在注入结束时在相反方向上补偿，以增加流动停止时的速率。这可以延伸到活塞回拖的系统作，用来降低在该针筒中存储的压力。
可替代控制实施例是具有系统伺服或根据流速参数控制第一较高流速流体，并且同时具有系统伺服或控制第二流体匹配在该第一流体的针筒中的压力，而不是控制第二针筒中柱塞的位置。适当的流速限制将就位以确保患者和系统的安全性。改善的实施例对第二针筒的容量建模并计划活塞在针对所得流速的速度移动，该活塞占有的容量等于第一针筒中的压力并且提供了额外的移动，以便递送所希望量的流体。
替代性的控制实施例以50:50混合物启动注入持续一个较短的时间段并且在几秒钟内转换到所希望的稳定状态混合物。这针对更长注入可以很好地起作用，但针对短或非常短的注入不是最佳的，因为注入可能在最终混合物比率达到之前完成。
在具有一个或多个下游传感器(如801a、801b、803a、803b、和/或805，如在图39和40中显示的)的实施例中，可以改善这些控制算法中任一个，因为可获得额外的数据。实时可获得的信息允许该控制器评估其模型的准确度并调节模型参数以更紧密匹配该系统的实际行为。流量传感器803a和803b(例如，正好位于混合装置之前)可以允许该系统实际伺服或发挥作用来控制流动到该混合装置并补偿上游流体路径元件的压力增加(容量)。
虽然在上述描述中提供了若干实施例，本领域的普通技术人员可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下进行这些实施例的修饰和改变。因此，前述说明书旨在是说明性而非限制性的。上文所述的本发明由所附权利要求书限定，并且应将落在权利要求书的等效体意义和范围内的对本发明的所有改变包括在权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.混流装置，配置为在流体注入器与连接到患者的流体管线之间的流体路径内使用，以将第一注入流体与第二注入流体的混合物注入到所述患者中，所述流体注入器与第一注入流体和第二注入流体流体连通，所述混流装置包括：
具有沿着纵向轴线与远端相对的近端的壳体，所述壳体包括：
第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分在绕所述第一部分和所述第二部分的侧面的外周边周围在沿着所述纵向轴线的方向上延伸的接缝处连接在一起；
第一流体端口和第二流体端口，所述第一流体端口在所述第二部分处且配置为用于从所述流体注入器接收所述第一注入流体，所述第二流体端口延伸穿过所述第二部分且配置为用于从所述流体注入器接收所述第二注入流体，所述第一流体端口和所述第二流体端口基本上与所述纵向轴线平行且相对于所述纵向轴线径向偏移；
在所述近端与远端之间设置在所述第一部分内的混合室，所述混合室与所述第一流体端口和所述第二流体端口流体连通，以混合所述第一注入流体和所述第二注入流体；
第三流体端口，所述第三流体端口在所述远端处延伸穿过所述第一部分并且与所述混合室流体连通，以排放所述第一注入流体和所述第二注入流体的混合物；以及
设置在所述混合室内的湍流诱导构件，以促进所述第一注入流体和所述第二注入流体的湍流混合，
其中所述接缝包括提供在所述壳体的第一部分和第二部分中的一个上的槽以及所述第一部分和所述第二部分中的另一个上的对应的凸起，使得所述凸起被接收在所述槽内。
2.如权利要求1所述的混流装置，其中所述接缝限定所述第一部分与所述第二部分之间的密封，以防止流体从所述混合室泄漏。
3.如权利要求1所述的混流装置，其中所述混合室适配成消除停滞流体流的区域。
4.如权利要求1所述的混流装置，其中所述壳体由医疗级塑料材料形成。
5.如权利要求4所述的混流装置，其中所述医疗级塑料材料具有足够的刚性，以防止所述壳体在注入过程期间扩张。
6.如权利要求4所述的混流装置，其中所述壳体在1200psi的注入压力下保持其形状而没有可察觉的扩张。
7.如权利要求1所述的混流装置，其中所述第一流体端口和所述第二流体端口相对于所述混流装置的纵向轴线成角度，使得所述第一注入流体和所述第二注入流体的流体流相对于所述纵向轴线会聚或偏离。
8.如权利要求1所述的混流装置，其中所述湍流诱导构件包括延伸穿过所述混合室的两个正弦流体路径，并且其中所述两个正弦流体路径在所述混合室内的多个相交点处相交。
9.如权利要求8所述的混流装置，其中在每个相交点处，流体流被从所述两个正弦流体路径的上游部分合并，并且在所述相交点的下游继续之前分开。
10.如权利要求8所述的混流装置，其中所述相交点在所述混合室的纵向长度之上以规则间距间隔开。
11.如权利要求1所述的混流装置，其中所述湍流诱导构件包括与所述第一流体端口流体连通的第一弓形管和与所述第二流体端口流体连通的第二弓形管，
其中所述第一弓形管和第二弓形管朝向所述混合室的中心轴线径向向内弯曲。
12.如权利要求11所述的混流装置，其中所述混合室具有圆形的或椭圆形的截面。
13.如权利要求11所述的混流装置，其中所述混合室具有内部部分，所述内部部分从所述近端到所述远端变窄以限定圆锥形轮廓。
14.如权利要求11所述的混流装置，其中所述第一弓形管和所述第二弓形管之间的接合处的流体混合受由所述第一注入流体和所述第二注入流体流动通过所述第一弓形管和所述第二弓形管造成的科恩达效应的影响。
15.如权利要求1所述的混流装置，其中所述混合室具有螺旋侧壁。
16.流体路径装置组，包括：
第一流体管线，具有近端和远端，所述近端可流体连接到第一注入流体来源；
第二流体管线，具有近端和远端，所述近端可流体连接到第二注入流体来源；
混流装置，所述混流装置配置为在流体注入器与连接到患者流体管线之间的所述流体路径装置组内使用，所述流体注入器在所述混流装置的近端处与所述第一流体管线和所述第二流体管线的远端流体连通，所述混流装置包括：
具有沿着纵向轴线与远端相对的近端的壳体，所述壳体包括：
第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分在绕所述第一部分和所述第二部分侧面外周边周围在沿着所述纵向轴线的方向上延伸的接缝处连接在一起；
第一流体端口和第二流体端口，所述第一流体端口在所述第二部分处且配置为用于接收来自所述流体注入器的所述第一注入流体，所述第二流体端口延伸穿过所述第二部分且配置为接收来自所述流体注入器的所述第二注入流体，所述第一流体端口和所述第二流体端口实质上与所述纵向轴线平行且相对于所述纵向轴线径向偏移；
在所述近端与远端之间设置在所述第一部分内的混合室，所述混合室与所述第一流体端口和所述第二流体端口流体连通，以混合所述第一注入流体和所述第二注入流体；
第三流体端口，所述第三流体端口在所述远端处延伸穿过所述第一部分并且与所述混合室流体连通，以排放所述第一注入流体和所述第二注入流体的混合物；和
湍流诱导构件，设置在所述混合室内，以促进所述第一注入流体和所述第二注入流体的湍流混合，
其中所述接缝包括提供在所述壳体的第一部分和第二部分中的一个上的槽以及所述第一部分和所述第二部分中的另一个上的对应的凸起，使得所述凸起被接收在所述槽内。
17.如权利要求16所述的流体路径装置组，其中所述接缝限定所述第一部分与所述第二部分之间的密封，以防止流体从所述混合室泄漏。
18.如权利要求16所述的流体路径装置组，其中所述湍流诱导构件包括延伸穿过所述混合室的两个正弦流体路径，并且其中所述两个正弦流体路径在所述混合室内的多个相交点处相交。
19.如权利要求16所述的流体路径装置组，其中所述湍流诱导构件包括与所述第一流体端口流体连通的第一弓形管和与所述第二流体端口流体连通的第二弓形管，其中所述第一弓形管和所述第二弓形管朝向所述混合室的中心轴线径向向内弯曲，并且所述第一弓形管和所述第二弓形管之间的接合处的流体混合受由所述第一注入流体和所述第二注入流体流动通过所述第一弓形管和所述第二弓形管造成的科恩达效应影响。
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