CN111375101A - 具有可变速度以提供恒定流体流的双功能冲洗泵 - Google Patents

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Abstract

公开了一种双功能泵，双功能泵包括气缸、活塞和控制器。气缸包括第一入口‑出口端口和第二入口‑出口端口，第一入口‑出口端口和第二入口‑出口端口中的每一者被配置为交替地将流体引入到气缸中并且从气缸输出流体。活塞被配置为在周期性循环中在气缸内运动，周期性循环交替地反转活塞的运动方向，以便将流体泵送穿过第一入口‑出口端口和第二入口‑出口端口。控制器被配置为控制活塞在气缸内的运动，包括对活塞设定：(a)在反转运动的方向之前的第一预定义间隔期间的第一速度；(b)大于第一速度、在反转方向之后的第二预定义间隔期间的第二速度；和(c)小于第一速度、在第一间隔和所述第二间隔之外的基线速度。

Description

具有可变速度以提供恒定流体流的双功能冲洗泵
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月29日提交的美国临时专利申请62/786,404的权益。本申请涉及题为“Dual-Action Irrigation Pump with Ablation and Non-AblationOperational Modes”的美国专利申请，代理人案卷号ID-1558/BIO6162USNP1/1002-2048，前述申请中的每一个均据此以引用方式并入，如同在本申请中完整阐述。
技术领域
本发明整体涉及泵，并且具体地涉及医疗冲洗泵。
背景技术
冲洗泵用于一些医疗手术中。已开发出用于改善医疗冲洗泵的性能的各种技术。
例如，美国专利6,913,933描述了一种利用速度改善计量系统中的流体分配速率的方法，该方法包括以下步骤：在其一部分期间修改流体流速分布，以便在计量循环的某些部分期间显著增大或降低马达的速度，以便提高计量系统的效率。
美国专利5,066,282描述了一种具有聚碳酸酯主体、活塞、入口阀和出口阀的一次性正位移活塞泵。出口阀连接到出口室，该出口室通过弹性体膜与出口阀分开。弹性体膜包围收集室，该收集室在大气压力下填充有流体诸如空气。由活塞的冲程引起的出口压力的脉动通过弹性体膜的挠曲作用衰减，从而压缩收集室内的流体。
美国专利9,622,814描述了一种消融导管，该消融导管控制温度并减少生物流体在导管电极上的凝结作用，防止与电极接触的组织的阻抗上升，并且使到达组织的势能传递最大化，从而允许增加消融产生的病变大小。该电极包括通道，这些通道被定位成允许盐水流出电极的内腔。该流体流动是脉动的，以增加湍流，从而减少具有停滞流的区域，并且产生所需的冷却效果。
发明内容
本文所述的本发明的实施方案提供了包括气缸、活塞和控制器的双功能泵。气缸包括第一入口-出口端口和第二入口-出口端口，该第一入口-出口端口和该第二入口-出口端口中的每一者被配置为交替地将流体引入到气缸中并且从气缸输出流体。活塞被配置为在周期性循环中在气缸内运动，该周期性循环交替地反转活塞的运动方向，以便将流体泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口。控制器被配置为控制活塞在气缸内的运动，包括对活塞设定：(a)在反转运动的方向之前的第一预定义间隔期间的第一速度；(b)大于第一速度、在反转方向之后的第二预定义间隔期间的第二速度；和(c)小于第一速度、在第一间隔和第二间隔之外的基线速度。
在一些实施方案中，双功能泵包括活塞位置感测组件(PPSA)，该活塞位置感测组件被配置为产生指示活塞在气缸内的位置的控制信号，控制器被配置为接收该控制信号，并且基于该控制信号来控制活塞的运动。在其他实施方案中，控制器被配置为控制活塞在气缸的第一端部和第二端部之间的运动，PPSA包括：(a)第一电开关，该第一电开关被配置为当活塞位于与第一端部相距预定义距离内时产生第一位置信号；和(b)第二电开关，该第二电开关被配置为当活塞位于与第二端部相距预定义距离内时产生第二位置信号，并且PPSA被配置为基于第一位置信号和第二位置信号中的至少一者来产生控制信号。
在一个实施方案中，控制器被配置为：在包括至少第一预定义距离间隔和第二预定义距离间隔的第一时间段期间，控制给定体积的流体被泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口，并且被配置为：当活塞处于第一距离间隔和第二距离间隔之外时，在与第一时间段大约相等的第二时间段期间，控制相同给定体积的流体被泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口。在另一个实施方案中，第一入口-出口端口和第二入口-出口端口中的至少一者通过第一管道耦接到流体贮存器，并且通过第二管道耦接到导管，以便在医疗手术期间用流体冲洗组织。
根据本发明的一个实施方案，另外提供了用于在医疗手术中泵送流体的方法，该方法包括：在包括具有第一入口-出口端口和第二入口-出口端口的气缸的双功能泵中(该双功能泵通过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口中的每一者交替地将流体引入到气缸中并且从气缸输出流体)，使活塞在周期性循环中在气缸内运动，该周期性循环交替地反转活塞的运动方向，以便将流体泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口。控制活塞在气缸内的运动，包括对活塞设定：(a)在反转运动的方向之前的第一预定义间隔期间的第一速度；(b)大于第一速度、在反转方向之后的第二预定义间隔期间的第二速度；和(c)小于第一速度、在第一间隔和第二间隔之外的基线速度。
根据本发明的一个实施方案，还提供了包括气缸、活塞和控制器的双功能泵。气缸具有第一端部和第二端部并且包括第一入口-出口端口和第二入口-出口端口，该第一入口-出口端口和该第二入口-出口端口中的每一者被配置为交替地将流体引入到气缸中并且从气缸输出流体。活塞被配置为通过交替地反转活塞的运动方向而在气缸内在第一端部和第二端部之间运动，以便将流体泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口。控制器被配置为控制活塞在气缸内的运动，包括：(a)在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择；(b)在第一操作模式下，控制活塞在不超过距离第一端部和第二端部的预定义距离的预定义距离间隔内振荡；以及(c)在第二操作模式下，控制活塞在第一端部和第二端部之间以选定速度运动。
在一些实施方案中，控制器被配置为接收指示活塞在气缸内的位置的信号，并且基于该信号控制活塞的运动。在其他实施方案中，第一入口-出口端口和第二入口-出口端口中的至少一者通过第一管道耦接到流体贮存器，并且通过第二管道耦接到导管，以便在医疗手术期间用流体冲洗组织。在其他实施方案中，医疗手术包括由导管进行的组织消融，并且控制器被配置为响应于接收到指示组织消融的控制信号而选择第二操作模式。
在一个实施方案中，组织消融包括将导管定位在第一消融位点和第二消融位点处，并且在第二操作模式下，控制器被配置为控制活塞以：(a)当导管定位在第一消融位点时以第一选定速度运动；以及(b)当导管定位在第二消融位点时以第二不同的选定速度运动。在另一个实施方案中，在第二操作模式下，控制器被配置为控制活塞以恒定速度运动。在另一个实施方案中，在第二操作模式下，控制器被配置为控制活塞以可变速度运动。
根据本发明的一个实施方案，另外提供了用于在医疗手术中泵送流体的方法，该方法包括：在包括具有第一端部和第二端部且包括第一入口-出口端口和第二入口-出口端口的气缸的双功能泵中(该双功能泵通过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口中的每一者交替地将流体引入到气缸中并且从气缸输出流体)，通过交替地反转活塞的运动方向来使活塞在气缸内在第一端部和第二端部之间运动，以便将流体泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口。活塞在气缸内的运动包括：(a)在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择；(b)在第一操作模式下，控制活塞在不超过距离第一端部和第二端部的预定义距离的预定义间隔内振荡；以及(c)在第二操作模式下，控制活塞在第一端部和第二端部之间以选定速度运动。
根据本发明的一个实施方案，还提供了包括气缸、活塞和控制器的双功能泵。气缸具有第一端部和第二端部并且包括第一入口-出口端口和第二入口-出口端口，该第一入口-出口端口和该第二入口-出口端口中的每一者被配置为交替地将流体引入到气缸中并且从气缸输出流体。活塞被配置为通过交替地反转活塞的运动方向而在气缸内在第一端部和第二端部之间运动，以便将流体泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口。控制器被配置为控制活塞在气缸内的运动，包括：(a)在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择；(b)在第一操作模式下，控制活塞在距离第一端部或第二端部大于零的预定义距离处保持静止；以及(c)在第二操作模式下，控制活塞在第一端部和第二端部之间以选定速度运动。
结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：
附图说明
图1为根据本发明的实施方案的基于导管的消融系统的示意性图解；
图2为根据本发明的实施方案的消融系统的双功能冲洗泵的示意性侧视图；
图3A为根据本发明的实施方案的活塞在双功能医疗冲洗泵的气缸内的运动的示意性图解；
图3B为根据本发明的实施方案的示意性地示出了活塞在双功能医疗冲洗泵的气缸中的运动分布的示意图；
图4为根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于随时间流送恒定输出的冲洗流体的方法的流程图；
图5为根据本发明的另一个实施方案的用于心脏消融手术中的双功能冲洗泵中的活塞的运动的分布的示意性图解；并且
图6为根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于在心脏消融手术中泵送冲洗流体的方法的流程图。
具体实施方式
概述
一些心脏手术包括用于在患者心脏的预定义位点执行以治疗心律失常的组织消融，诸如射频(RF)消融。RF消融系统通常包括耦接到导管的远侧端部的消融电极，以及用于将导管远侧端部导航至消融位点的导航子系统，诸如磁性位置跟踪子系统。RF消融系统还包括用于用冲洗流体来冲洗消融组织的冲洗组件。重要的是，在消融之前和期间使用受控的冲洗参数(诸如流速)来冲洗组织，而不引入可能干扰磁性位置跟踪子系统的磁场的电噪声。
下文描述的本发明的实施方案提供了用于在消融手术期间改善对冲洗参数的控制的方法和设备。在一些实施方案中，冲洗组件包括：(a)包含冲洗流体的流体贮存器；(b)用于冲洗患者心脏组织的在导管远侧端部处的一个或多个冲洗开口；和(c)被配置为在贮存器和冲洗开口之间泵送冲洗流体的双功能泵。
在一些实施方案中，双功能泵包括气缸，该气缸具有第一端部和第二端部(在本文中也称为壁)并且包括第一入口-出口端口和第二入口-出口端口，该第一入口-出口和该第二入口-出口中的每一者都耦接到贮存器和导管。入口-出口端口中的每一者被配置为交替地将流体从贮存器引入到气缸中并且将流体从气缸输出到导管远侧端部。双功能泵包括活塞，该活塞被配置为通过交替地反转活塞的运动方向而在气缸内在第一壁和第二壁之间运动，以便将流体泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口。
在一些实施方案中，双功能泵还包括控制器，该控制器被配置为控制活塞在气缸内的运动。控制器被配置为在双操作泵的消融操作模式和非消融操作模式之间进行选择。在消融操作模式下，控制器被配置为控制活塞在第一壁和第二壁之间以选定速度运动，以便冲洗消融位点。在非消融操作模式下，控制器被配置为控制活塞在不超过距离气缸的第一壁和第二壁的预定义距离的预定义间隔内振荡，以便在组织消融之间保持低冲洗流。在一些实施方案中，控制器被配置为接收指示活塞在气缸内的位置的信号，并且基于该信号控制活塞的运动。控制器被进一步配置为接收控制信号，并且基于该控制信号在非消融操作模式和消融操作模式之间进行选择。
在其他实施方案中，活塞被配置为在周期性循环中在壁之间运动，该周期性循环在壁处交替地反转活塞的运动方向，以便将流体泵送穿过第一入口-出口端口和第二入口-出口端口。在此类实施方案中，控制器被配置为控制活塞在壁之间的运动，包括对活塞设定：(a)在反转运动的方向之前的在距离壁的第一预设间隔期间的第一速度；(b)大于第一速度、在反转方向之后的在距离壁的第二预设间隔期间的第二速度；和(c)小于第一速度、在第一预设间隔和第二预设间隔之外的基线速度。控制器被配置为设定第一预设间隔和第二预设间隔的大小以及对应的第一速度和第二速度，以便相对于特定流速控制冲洗流体的流速，并且当适用时，以便当活塞反转方向时保持穿过入口-出口端口的恒定流速。
本发明所公开的技术通过在消融期间并且在心脏组织的消融间隔期间改善对冲洗参数的控制来提高患者安全和消融手术的质量。
系统描述
图1为根据本发明的实施方案的基于导管的消融系统20的示意性图解。系统20包括导管21，该导管21具有轴远端22，该轴远端22由内科医师30经由血管系统导航到患者28的心脏26中。在一些实施方案中，医师30穿过护套23插入轴远侧端部22，同时使用位于导管21的近侧端部的操纵器32操纵远侧端部22。
现在参考插图25。在一些实施方案中，系统20包括磁性传感器51(在本文中也称为磁性位置跟踪传感器)或为简明起见称为传感器51，以及耦接到远侧端部22的消融导管50。
在这些实施方案中，导管21可用于各种手术(诸如心脏26的电生理(EP)标测)和用于消融心脏26的选定组织。导管21包括用于在EP手术并且特别是在如下文将详细描述的消融期间冲洗心脏26的组织的冲洗开口。
在一些实施方案中，导管21的近侧端部电连接到控制台48并且平行地电连接到冲洗组件11，该冲洗组件为消融和由系统20执行的其他手术提供冲洗流体88(为简明起见，在本文中也称为流体88)。在一个实施方案中，如下文将详细描述的，控制台48包括处理器39、控制器33和接口电路38，该接口电路被配置为在处理器39和/或控制器33以及系统20的各种部件、模块和组件之间交换信号。
在一些实施方案中，接口电路38被配置为接收来自导管21和系统20的其他传感器的电信号。电路38被进一步配置为将从处理器39和控制器33接收的电信号发送至系统20的各种部件和组件，诸如通过导管21施加功率以消融心脏26的组织，以及用于控制系统20的其他部件和组件。例如，如下文将详细描述的，在消融期间，导管21被配置为用冲洗流体来冲洗消融组织。在一个实施方案中，处理器39被配置为控制设置在远侧端部22处的消融电极(未示出)，以将射频(RF)能量施加到心脏26的组织。如下文将详细描述的，控制器33被配置为例如在消融手术期间将冲洗流体88施加到组织。
在一些实施方案中，系统20包括被配置为产生交变磁场的多个(例如，三个)磁场发生器36。磁场发生器36放置在患者28外部的已知位置处，例如，在患者床台29下方。
在一些实施方案中，控制台48还包括显示器27和驱动电路(未示出)，该驱动电路被配置为驱动磁场发生器36。
在EP手术期间，医师30在心脏26中导航导管21的远侧端部22。在一些实施方案中，响应于从磁场发生器36辐射的磁场，磁性传感器51被配置为产生指示远侧端部22在心脏26中的位置的位置信号。
在一些实施方案中，基于从传感器51接收的位置信号，处理器39被配置为例如在显示器27上显示远侧端部22在系统20的坐标系中的位置。
该位置感测方法例如在由Biosense Webster集团(加州的尔湾市)制造的CARTOTM系统中实现，并且该位置感测方法在美国专利5,391,199、6,690,963、6,484,118、6,239,724、6,618,612和6,332,089中，在PCT专利公开WO 96/05768中以及在美国专利申请公开2002/0065455 A1、2003/0120150 A1和2004/0068178 A1中详细地描述。
在一些实施方案中，冲洗组件11包括泵44，在本示例中为双功能冲洗泵，该泵的结构和功能例如下文在图2、图3A和图5中描述。冲洗组件11还包括流体贮存器55，该流体贮存器被配置为包含冲洗流体88，诸如盐水溶液或适于冲洗心脏26的组织的任何其他类型的流体。
在一些实施方案中，冲洗组件11包括管52A和管52B，这两个管被配置为在贮存器55和泵44之间流送流体88。冲洗组件11还包括管49A和管49B，这两个管被配置为在泵44和导管21之间流送流体88。
在一些实施方案中，控制器33被配置为通过缆线53接收指示冲洗组件11的控制参数的电信号。基于这些控制参数，控制器33被配置为控制流体88到远侧端部22以及在冲洗组件11内的流动。用于控制流体88的流动的方法和设备的实施方案下文在图2至图6中详细描述。
处理器39和/或控制器33通常包括通用处理器或控制器，该通用处理器或控制器在软件中进行编程来执行本文所述的功能。该软件可例如以电子形式通过网络下载到处理器39和控制器33，或者另选地或除此之外，该软件可被提供和/或存储在非临时性有形介质上，诸如在磁存储器、光学存储器或电子存储器上。
控制双功能泵中的流体泵送
图2为根据本发明的实施方案的泵44的示意性侧视图。在一些实施方案中，泵44包括气缸111，该气缸被配置为包含用于冲洗心脏26的组织的冲洗流体88。泵44还包括活塞99，该活塞被配置为使用步进马达(未示出)或任何合适类型的运动设备(诸如但不限于任何其他类型的合适马达或致动器)在气缸111内(例如，沿轴105)运动。在泵44的示例中，气缸111和活塞99均具有圆形横截面。
在本专利申请和权利要求的上下文中，作为专门术语，术语“气缸”是指活塞99或任何其他合适类型的活塞在其中运动的任何合适的容器。在该上下文中，气缸和活塞可具有任何合适的横截面，不一定是圆形的。
在一些实施方案中，气缸111具有左壁66和右壁77，为简明起见，在本文中也分别称为气缸111的“第一端部和第二端部”或“壁66和壁77”。在一些实施方案中，气缸111包括分别形成在壁66和壁77中的入口-出口端口112和入口-出口端口114。
在本专利申请和权利要求的上下文中，相应术语“入口-出口端口112和入口-出口端口114”、“端口112和端口114”以及“第一入口-出口端口和第二入口-出口端口”可互换使用，并且是指气缸111中的开口。在一个实施方案中，第一入口-出口端口和第二入口-出口端口中的每一者被配置为交替地将流体88引入到气缸111中并且从气缸111输出流体88。
在一些实施方案中，入口-出口端口112和入口-出口端口114中的每一者可具有两个开口。需注意，在图2的侧视图中，两个开口在同一平面中(该平面正交于图2的平面)，因此第二开口隐藏在第一开口的后面，并且两个开口示出为单个开口。在一些实施方案中，入口-出口端口112的第一开口通过阀122A耦接到管52A，并且入口-出口端口112的第二开口通过阀122B耦接到管49A。类似地，入口-出口端口114的第一开口通过阀124A耦接到管52B，并且入口-出口端口114的第二开口通过阀124B耦接到管49B。
在一些实施方案中，管49A和管49B耦接到共同管49C，该共同管也耦接到导管21。相似地，管52A和管52B耦接到共同管52C，该共同管也耦接到贮存器55。
在一些实施方案中，在双功能泵(诸如泵44)中，入口-出口端口112和入口-出口端口114中的每一者将流体88与两个实体(在本示例中为贮存器55和导管21)交换。阀122A、阀122B、阀124A和阀124B中的每一者被配置为使得流体88在一个方向上流动并且阻止流体88在相反方向上流动，并且还被配置为反转流动方向。控制器33被配置为通过切换活塞99的运动方向来控制流体88的流动方向。在此类实施方案中，活塞99的运动确定上述阀中的流动方向。例如，当活塞99朝向壁77运动时，阀122A通过管52C和管52A将流体88从贮存器55引入到气缸111中，同时，阀124B通过管49B和管49C将流体88从气缸111输出到导管21中。在另选的实施方案中，控制器33被配置为通过缆线53控制阀122A、阀122B、阀124A和阀124B的流动方向。
在一些实施方案中，活塞99在周期性循环中在气缸111内运动，该周期性循环交替地反转活塞99的运动方向，以便将流体88泵送穿过入口-出口端口112和入口-出口端口114。例如，当活塞99以反转方向朝向左壁66运动时，阀122B使得放置在活塞99和壁66之间的流体88的流出物能够通过端口112和管49A以及管49C从泵44流入导管21中，以用于冲洗心脏26的组织。同时，阀124A使得流体88能够通过管52C和管52B并穿过端口114从贮存器55流入气缸111中。
在一些实施方案中，泵44包括活塞位置感测组件(PPSA)54，该活塞位置感测组件被配置为感测活塞99沿轴105的位置，并且被配置为产生指示活塞99在气缸111内的位置的信号。在一些实施方案中，PPSA 54包括任何合适类型的位置传感器。在图2的示例中，PPSA54包括分别靠近壁66和壁77放置的电开关56A和电开关56B。在一些实施方案中，电开关56A和电开关56B电耦合至控制器57，该控制器电连接到控制器33。在其他实施方案中，电开关56A和电开关56B可直接电耦合至控制器33。
在一些实施方案中，PPSA 54可在系统20的组装期间和/或至少在需要冲洗的第一医疗手术之前进行校准。在校准期间，控制器33控制活塞沿着轴105在壁66和壁77之间的运动。当活塞99到达壁66时，电开关56A向控制器57发送指示活塞99的位置的信号。随后，控制器33控制活塞99在气缸111内向壁77的运动，并且对步进马达的步数进行计数。当活塞99到达壁77时，电开关56B向控制器57发送指示活塞99的位置的信号，并且控制器57结束校准。
在一些实施方案中，基于校准、对步数的计数及其方向，控制器57可向控制器33发送指示活塞99在气缸111内的位置的前述信号。
在另选的实施方案中，活塞99可不与壁66和壁77发生物理接触，而是接近这些壁，例如在几毫米的预定义距离内或在任何其他合适的距离内。
在其他实施方案中，使用用于产生指示活塞99在气缸111内的当前位置的信号的任何合适的技术，PPSA 54可具有任何其他合适的构型。
通过示例的方式示出了冲洗组件11和系统20的这种特定构型，以便例示由本发明的实施方案解决的某些问题，并且演示这些实施方案在增强此类系统的性能方面的应用。然而，本发明的实施方案决不限于这种具体类别的示例性系统，并且本文所述的原理可类似地应用于其他类别的医疗消融和/或冲洗系统。
图3A为根据本发明的实施方案的在冲洗期间活塞99在气缸111内的运动的示意性图解。在一些实施方案中，控制器33被配置为控制活塞99在周期性循环中的运动，该周期性循环使用运动分布80来交替地反转活塞99的运动方向，以便以恒定速率泵送流体88。
需注意，当活塞99到达壁66和壁77中的任一者时，控制器33必须改变运动方向，因此活塞99在改变方向之前在壁66和壁77处保持不动(即，保持静止)。换句话讲，当活塞99定位在壁66和壁77处时，该活塞的运动速度为零，并且因此在这些位置处不泵送流体88。在一个实施方案中，控制器33被配置为使用下文在图3B中描述的技术保持流体88的恒定流速。
在其他实施方案中，活塞99不与壁66和壁77中的至少一者发生物理接触。在此类实施方案中，控制器33可在活塞99到达壁66和壁77中的任一者之前改变运动方向。例如，当活塞99在接近壁66的几毫米的预定间隔内或在任何其他合适的预定间隔内时，控制器33可改变活塞99的运动方向。
使用双功能泵来控制流体泵送的恒定速率
图3B为根据本发明的实施方案的示意性地示出了在冲洗期间活塞99在气缸111内的运动分布的示意图100。在一些实施方案中，示意图100根据上文在图3A中示出的运动分布80示出了活塞99的运动速度随活塞99的位置的变化。为了概念清晰起见，示意图100被分成对应于活塞99在气缸111内的位置的多个节段。
在一些实施方案中，当活塞99如图3A所示地定位在位于壁66和壁77之间的节段164处时，控制器33被配置为使活塞99以基线速度朝向壁77运动，该基线速度在示意图100的运动速度轴线上被称为“BLS”。需注意，BLS取决于限定流体88的体积的气缸111的尺寸，并且还基于消融手术的预定义参数，诸如但不限于消融功率和消融组织的目标温度。
如上所述，活塞99朝向壁77运动，并且PPSA 54发送指示活塞99在气缸111内的相应位置的信号。需注意，控制器33在活塞99到达壁66和壁77或靠近壁时反转其运动方向。
在一些实施方案中，当活塞99处于距离壁77的预定义间隔176(例如，约1mm或任何其他合适的间隔)时，控制器33从PPSA 54接收指示活塞对应位置的信号，并且作为响应，控制器33给活塞设定第一速度S1，该速度大于BLS。
在本公开和权利要求的上下文中，针对任何数值或范围的术语“约”或“大约”指示合适的尺寸公差，该合适的尺寸公差允许部件的一部分或集合为本文所述的预期目的起作用。更具体地，“约”或“大约”可指列举值的值±20％的范围，例如“约90％”可指71％至99％的值范围。
在一些实施方案中，当活塞99靠近壁77(例如，约2mm)时，控制器可将活塞99的速度降低至完全停止，如点177处的速度“S0”所示，该速度对应于活塞99与壁77发生物理接触，或在距离壁77的预定间隔内。
在一些实施方案中，响应于从PPSA 54接收到指示活塞99与壁77发生物理接触(或在距离该壁的预定间隔内)的信号，控制器33被配置为朝向壁66反转活塞99的运动方向，并且给活塞99设定在图100的预定义间隔178处示出的运动速度S2。需注意，间隔176和间隔178可在位置上重叠(例如，两者均靠近壁77)，但使活塞在不同方向上运动，并且因此在示意图100中被示出为不同的间隔。
在一些实施方案中，控制器33被配置为通过在反转运动的方向之前的间隔176处给活塞99设定速度S1和在反转运动的方向之后的间隔178处给该活塞设定速度S2来补偿由在壁77处的完全停止(对应于点177)导致的泵44的流量降低。如上所述，速度S2大于速度S1并且速度S1和速度S2均大于BLS，该序列导致泵44的流量增加，以便在活塞位于靠近壁77和与该壁发生接触时补偿流量降低。
在此类实施方案中，在本文中称为示意图100的节段174的第一时间间隔处，泵44在给定时间流送一定体积的流体88(例如，至导管21)，所述一定体积类似于在活塞99以BLS速度运动的情况下由泵44流送的体积。换句话讲，当在壁66和壁77处反转运动的方向时，控制器33还设定泵44以保持流体88的恒定流动。
在一些实施方案中，控制器33被配置为使用通过泵44获得流体88的前述恒定流动的任何合适的布置来设定速度S1和速度S2以及间隔176和间隔178的物理尺寸。在此类实施方案中，控制器33可将间隔176和间隔178设定成相对于彼此具有相似或不同的物理行进和/或持续时间。例如，控制器33可设定速度S2充分地大于速度S1，并且间隔178短于间隔176，或者可使用速度和间隔持续时间的任何其他合适的组合以用于最优化泵44的流量。
在一些实施方案中，响应于从PPSA 54接收到指示活塞结束在间隔178中的行进的信号，控制器33在位于间隔176和间隔178之外的预定义间隔179处控制活塞99朝向壁66的运动，并且将活塞99的速度设定为BLS。
在一些实施方案中，响应于从PPSA 54接收到指示活塞结束在间隔179中的行进的信号，控制器33在反转在壁66处的运动方向之前的预定义间隔165处将活塞99的速度设定为S1。
使用与上文针对点177描述的相同顺序，响应于从PPSA 54接收到指示活塞结束在间隔165中的行进的信号，控制器33将活塞99的运动速度在点166处降低至完全停止，这对应于活塞99与壁66发生物理接触，或在距离该壁的预定间隔内。
在一些实施方案中，响应于从PPSA 54接收到指示活塞99与壁66发生物理接触(或在距离该壁的预定间隔内)的信号，控制器33被配置为朝向壁77反转活塞99的运动方向，并且在反转运动方向之后的预定义间隔167处给活塞99运动速度S2。
在一些实施方案中，响应于从PPSA 54接收到指示活塞99已结束沿间隔167的行进的信号，控制器33在位于间隔165和间隔167之外的间隔164处控制活塞99朝向壁77的运动，并且将活塞99的速度设定为BLS。
在一些实施方案中，在本文中称为示意图100的节段169的第二时间间隔处，泵44在给定时间流送一定体积的流体88(例如，至导管21)，所述一定体积类似于在活塞99以BLS速度运动的情况下由泵44流送的体积，如上文针对节段174所述。
在一些实施方案中，控制器33被配置为响应于从处理器39接收到的信号而使活塞99在周期性循环中在气缸111内运动，该周期性循环交替地反转活塞99的运动方向，以便将流体88泵送穿过入口-出口端口112和入口-出口端口114。当医师30决定停止冲洗心脏26的组织时，或者当系统20自动停止冲洗时，处理器39向控制器33发送信号以停止在气缸111内运动活塞99，并且冲洗停止。
图4为根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于通过泵44流送恒定输出的冲洗流体88的方法的流程图200。该方法在活塞运动步骤202处开始，其中控制器33接收来自处理器39的用于用冲洗流体88冲洗心脏26的组织的控制信号，并且控制活塞99沿选定方向以基线速度(BLS)运动，如上文在图3B的间隔164中所描述的。
在位置信号接收步骤204处，控制器33从PPSA 54接收指示活塞99朝向壁77运动的相应位置的信号，如上文在图3B中所描述的。在第一速度设定步骤206处，响应于从PPSA 54接收到指示活塞结束在间隔164中的行进的信号，控制器33控制活塞99以速度S1沿间隔165朝向壁77运动。随后，当接近壁77时，控制器33在活塞99到达壁77时将其速度降低至完全停止，如上文在图3B中所描述的。
在第二速度设定步骤208处，响应于从PPSA 54接收到指示活塞接触壁77或接近该壁(例如，在距离该壁的上述预定间隔内)的信号，控制器33反转运动方向并且控制活塞99以速度S2沿间隔167朝向壁66运动，如上文在图3B中所描述的。在第三速度设定步骤210处，响应于从PPSA 54接收到指示活塞结束在间隔167中的行进的信号，控制器33沿间隔179将活塞99朝向壁66的运动设定在BLS，如上文在图3B中所描述的。在一些实施方案中，步骤210通常在控制器33从PPSA 54接收到指示活塞结束在间隔179中的行进的信号时结束，并且该方法循环回到步骤206并继续直到控制器33从处理器39接收到用于停止冲洗心脏26的组织的控制信号。
在消融之间和消融间隔期间控制冲洗泵
图5为根据本发明的另一个实施方案的用于心脏消融手术中的泵44中的活塞99的运动分布的示意性图解。在一些实施方案中，控制器33被配置为以两种操作模式操作泵44，所述两种操作模式在本文中称为第一操作模式和第二操作模式。
在一些实施方案中，第一操作模式在预定义间隔311处执行，该预定义间隔不超过预定义距离，诸如但不限于距壁66或壁77约0.5cm。在第一操作模式下，控制器33被配置为以非消融状态333操作泵44，使得医师30在心脏26中操作远侧端部22，但没在消融心脏26的组织。需注意，在下文将详细描述的消融状态下，重要的是在不改变活塞99的运动方向的情况下泵送流体88，因此，控制器33使用非消融状态333以用于将活塞99定位成靠近壁66和壁77中的一者，并且如果需要，在心脏26内执行特定冲洗，如下文详细描述。
在一些实施方案中，在非消融状态333中，控制器33被配置为控制活塞99以在预定义间隔311内振荡。在此类实施方案中，活塞99在周期性循环中在间隔311内运动，该周期性循环交替地反转活塞99的运动方向，以便将流体88泵送穿过入口-出口端口112和入口-出口端口114。需注意，通过在间隔311内振荡活塞99，冲洗组件11用流体88的脉冲来冲洗心脏26的组织，该脉冲由间隔311的宽度和活塞99的运动速度限定，或换句话讲，该脉冲由一个振荡的循环时间(例如，在壁66处开始和结束)限定。
在其他实施方案中，控制器33可例如通过施加上文在图3B和图4中描述的技术来控制活塞99在间隔311内的运动以泵送流体88的恒定流动。
在另选的实施方案中，控制器33可使用任何其他合适的运动分布来控制活塞99的运动。例如，响应于来自处理器39的指令信号，控制器33可控制活塞99的速度随时间变化，以便增大或减少由泵44泵送的流体88的量。该示例性运动分布可由医师30手动限定，或由处理器39响应于接收到与医疗手术相关的一个或多个信号而自动限定。
在其他实施方案中，控制器33可控制泵44在距离壁66和/或壁77的任何合适的预定义距离处(通常位于间隔311内)静止不动。
在一些实施方案中，控制器33被配置为在以消融状态300(通常在组织消融期间)和以非消融状态333(通常在消融之间)操作泵44之间进行选择。在一些情况下，控制器33接收来自处理器39的用于在状态300和状态333之间切换的指令信号。
在一些实施方案中，在对应于前述第二操作模式的消融状态300中，控制器33被配置为控制活塞99在壁66和壁77之间以选定速度运动。选定速度在心脏26中的所有消融位点的消融期间可为恒定的，或者可响应于不同的消融条件(例如，施加到组织的时间、温度和RF能量)而在心脏26中的特定消融位点之间变化。此外，在特定消融位点处的消融期间，控制器33可例如响应于消融位点处测量的温度的变化而改变活塞99的运动速度。换句话讲，控制器33被配置为控制活塞99在组织消融期间以可变速度运动。
在一些实施方案中，当活塞定位在预定义间隔322(该预定义间隔不在间隔311内并且不与该间隔重叠)内时，控制器33以消融状态300操作泵44。
在其他实施方案中，当活塞99仍然位于间隔311内时，控制器33可选择从第一操作模式(即，非消融状态333)切换至第二操作模式(即，消融状态300)。类似地，在活塞99已经在气缸111的另一端部处位于间隔311内之后，控制器33可选择从第二操作模式切换回第一操作模式。
在一个实施方案中，当活塞在间隔311内、靠近壁66时，处理器39可向控制器33发送第一指令信号以切换至消融状态300，并且当活塞在间隔311内、靠近壁77时，该处理器可发送第二指令信号以切换回非消融状态333。在图5所示的该示例性实施方案中，表示消融状态300的箭头在位于靠近壁66的间隔311内开始，并且在位于靠近壁77的间隔311内终止。在此类实施方案中，控制器33被配置为以消融状态300操作泵44，直到活塞99与壁77发生物理接触。
在其他实施方案中，控制器33被配置为独立于处理器39在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择。例如，响应于从PPSA 54接收到指示活塞99位于间隔311内的位置信号，控制器33可从第二操作模式的消融状态300切换至第一操作模式的非消融状态333。
附加地或另选地，控制器33被配置为使用其他序列在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择，例如，在用预定义体积的流体88冲洗心脏26的消融位点之后，或基于任何其他合适的信号，或通过使用在控制器33中编程的任何合适的序列。
图5的这种特定序列以举例的方式示出，以便示出某些问题，诸如具有足够的流体88用于在消融期间使用双功能泵来冲洗组织。如上所述，本发明的实施方案解决了这些问题，这些实施方案也演示了这些实施方案在增强在心脏消融系统中操作的双功能泵的性能方面的应用。然而，本发明的实施方案决不限于这些具体类别的示例性泵和系统，并且本文所述的原理可类似地应用于其他类别的泵和医疗消融系统。
图6为根据本发明的另一个实施方案的示意性地示出了用于在由冲洗组件11执行的心脏消融手术中泵送冲洗流体88的方法的流程图400。该方法在第一活塞运动步骤402处开始，其中控制器33控制活塞99在由消融状态300的箭头所示的方向上以选定速度运动。需注意，在步骤402处，控制器33在心脏26中的组织的消融期间以第二操作模式操作泵44，并且控制活塞99朝向壁77运动。
在位置信号接收步骤404处，控制器33从PPSA 54接收指示活塞99朝向壁77运动的相应位置的信号，如上文在图3B中所描述的。在活塞振荡步骤406处，响应于接收到指示活塞99在间隔311内位于靠近壁77的位置信号，控制器33使用非消融状态333控制活塞99在间隔311内振荡，如上文在图5中所描述的。
在控制信号接收步骤408处，控制器33(例如，从处理器33)接收指示在心脏26中开始组织消融的控制信号。需注意，当远侧端部22定位在第一消融位点处时，执行在步骤402中描绘的第一冲洗，并且当远侧端部22通常定位在第二不同的消融位点时，接收到步骤408的控制信号。
在第二活塞运动步骤410处，响应于接收到控制信号，控制器33切换泵44的操作模式并且控制活塞99朝向壁66运动，以在第二消融位点的消融期间用流体88冲洗组织。在一些实施方案中，控制器33控制活塞99以在上述步骤402处选定的速度运动，但是在相反的方向上，即朝向壁66运动。在其他实施方案中，第二消融位点处的消融参数可不同于第一消融位点的消融参数，因此，步骤410的选定速度可不同于在上述步骤402处的选定速度，以便在第二消融位点处的消融期间用流体88执行合适的冲洗。
在一些实施方案中，在结束步骤401之后，该方法循环回到步骤404并继续直到医师30已消融最后一个消融位点。
尽管本文所述的实施方案主要解决心脏消融手术中的组织冲洗问题，但本文所述的方法和系统也可用于其他应用中，诸如用于其他心脏应用中，用于应用于任何其他器官的组织的任何类型的消融手术中。
因此应当理解，上面描述的实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文特定示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到该变型和修改，并且该变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。

Claims (10)

1.一种双功能泵，包括：
气缸，所述气缸包括第一入口-出口端口和第二入口-出口端口，其中所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口中的每一者被配置为交替地将流体引入到所述气缸中并且从所述气缸输出所述流体；
活塞，所述活塞被配置为在周期性循环中在所述气缸内运动，所述周期性循环交替地反转所述活塞的运动的方向，以便将所述流体泵送穿过所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口；和
控制器，所述控制器被配置为控制所述活塞在所述气缸内的所述运动，使得所述活塞以如下速度中的一者或多者运动：(a)在反转运动的所述方向之前的第一预定义间隔期间的第一速度；(b)大于所述第一速度、在反转所述方向之后的第二预定义间隔期间的第二速度；或(c)小于所述第一速度、在所述第一间隔和所述第二间隔之外的基线速度。
2.根据权利要求1所述的泵，包括活塞位置感测组件(PPSA)，所述活塞位置感测组件被配置为产生指示所述活塞在所述气缸内的位置的控制信号，其中所述控制器被配置为接收所述控制信号，并且基于所述控制信号来控制所述活塞的所述运动。
3.根据权利要求2所述的泵，其中所述控制器被配置为控制所述活塞在所述气缸的第一端部和第二端部之间的所述运动，其中所述PPSA包括：(a)第一电开关，所述第一电开关被配置为当所述活塞位于与所述第一端部相距预定义距离内时产生第一位置信号；和(b)第二电开关，所述第二电开关被配置为当所述活塞位于与所述第二端部相距预定义距离内时产生第二位置信号，并且其中所述PPSA被配置为基于所述第一位置信号和所述第二位置信号中的至少一者来产生所述控制信号。
4.根据权利要求3所述的泵，其中所述控制器被配置为：在包括至少所述第一预定义间隔和所述第二预定义间隔的第一时间段期间，控制给定体积的所述流体被泵送穿过所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口，并且被配置为：当所述活塞处于所述第一间隔和所述第二间隔之外时，在与所述第一时间段大约相等的第二时间段期间，控制相同给定体积的所述流体被泵送穿过所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口。
5.根据权利要求1所述的泵，其中所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口中的至少一者通过第一管道耦接到流体贮存器，并且通过第二管道耦接到导管，以便在医疗手术期间用所述流体冲洗组织。
6.一种用于在双功能泵中泵送流体的方法，所述双功能泵包括气缸，所述气缸具有第一入口-出口端口和第二入口-出口端口，所述双功能泵通过所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口中的每一者交替地将流体引入到所述气缸中并且从所述气缸输出所述流体，所述方法包括：
使活塞在周期性循环中在所述气缸内运动，所述周期性循环交替地反转所述活塞的运动的方向，以便将所述流体泵送穿过所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口；以及
控制所述活塞在所述气缸内的所述运动使其达到如下速度中的一者或多者：(a)在反转运动的所述方向之前的第一预定义间隔期间的第一速度；(b)大于所述第一速度、在反转所述方向之后的第二预定义间隔期间的第二速度；或(c)小于所述第一速度、在所述第一间隔和所述第二间隔之外的基线速度。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括产生指示所述活塞在所述气缸内的位置的控制信号，并且基于所述控制信号控制所述活塞的所述运动。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述控制所述活塞在所述气缸内的所述运动包括控制所述活塞在所述气缸的第一端部和第二端部之间的所述运动，并且包括：(a)当所述活塞位于与所述第一端部相距预定义距离内时产生第一位置信号；(b)当所述活塞位于与所述第二端部相距预定义距离内时产生第二位置信号，以及基于所述第一位置信号和所述第二位置信号中的至少一者来产生所述控制信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述控制所述活塞的所述运动包括：在包括至少所述第一预定义间隔和所述第二预定义间隔的第一时间段期间，控制给定体积的所述流体被泵送穿过所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口，并且当所述活塞处于所述第一间隔和所述第二间隔之外时，在与所述第一时间段大约相等的第二时间段期间，控制相同给定体积的所述流体被泵送穿过所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括通过经由第一管道将所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口中的至少一者耦接到流体贮存器并且经由第二管道将所述第一入口-出口端口和所述第二入口-出口端口中的所述至少一者耦接到导管来在医疗手术期间用所述流体冲洗组织。
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