CN114652917B - 植入式输注泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植入式输注泵，属于微流体控制医疗设备技术领域，所述植入式输注泵包括壳体，壳体内设置有能够反复储能的弹性药囊、主动流量阀和泵控制模块，壳体上设置有药液入口和药液出口，药液入口与弹性药囊的入口连接，弹性药囊的入口设有密封硅胶，弹性药囊的出口经主动流量阀连接壳体的药液出口，泵控制模块控制连接主动流量阀。本发明中，动力来自弹性药囊储存药液时产生的正压，再通过主动流量阀进行微流量调节使得药物稳定输出，不需要外部能量，药物输出期间无需电池持续供电，这就大大节省了电池的消耗，大大延长了泵的使用寿命，并且使用安全阀保护弹性药囊压力不会超过设定压力，提高了使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及微流体控制医疗设备技术领域，特别是指一种植入式输注泵。
背景技术
可植入的药物输注泵通常允许向指定的目标受控地提供药物溶液(如植入皮下脂肪较多的部位用以提供止疼药物或胰岛素等)，例如以有规律的间隔或随着时间连续地自动输出药物。当药物储存器内的药物耗尽时，医生在把该植入的装置留在患者身体内的同时，可以使用例如注射器来重新注满药物储存器。这种手段可以最小化植入所需的外科切口，并且通常避免未来或重复的侵入性外科手术或过程。现有技术通常采用微型步进减速电机驱动微型蠕动泵抽取液体药物输注到患者目标部位，并通过调节步进电机速度，控制药物输注速度，实时检测剩余药物量，提示剩余药物输注时间。
由于药物输注泵植入人体后，大多数患者需要长期连续使用，即使患者停用期间泵也需要间隙工作，以避免管路堵塞。并且现有药物输注泵通常使用蠕动泵，电池驱动，能耗消耗较大，不利于植入人体使用，使用寿命受电池容量所限，增加电池容量，会增加泵的体积，减小电池容量会严重影响泵使用寿命，一旦电量耗尽，需手术取出泵，再植入新泵，给患者带来了身心和经济上的痛苦，另外，泵的储液腔需要定期注入药物，在体内不可视的情况下如何控制药物注入量/压力以避免损坏储液腔或产生漏液也是需要考虑的一个问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能耗低，使用寿命长，安全性高的植入式输注泵。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种植入式输注泵，包括壳体，所述壳体内设置有能够反复储能的弹性药囊、主动流量阀和泵控制模块，其中：
所述壳体上设置有药液入口和药液出口，所述药液入口与所述弹性药囊的入口相连接，所述弹性药囊的入口设有密封硅胶，所述弹性药囊的入口在所述密封硅胶的内侧设有防止弹性药囊的压力超过预设阈值的安全阀，所述弹性药囊的出口经所述主动流量阀连接所述壳体的药液出口，所述泵控制模块控制连接所述主动流量阀。
进一步的，所述弹性药囊与主动流量阀之间设有自适应流量阀。
进一步的，所述弹性药囊与所述自适应流量阀之间设有细菌过滤器和/或单向阀。
进一步的，所述自适应流量阀的阀体上设有阀入口、阀出口和压力入口，所述弹性药囊设有压力出口。
进一步的，所述阀体内下部设有导通元件，所述导通元件与所述阀体的底部之间形成阀上游腔，所述阀体内在所述导通元件的上方设有密封膜，所述密封膜与导通元件之间形成阀下游腔，所述密封膜与阀体的顶部之间形成压力平衡腔。
进一步的，所述导通元件上设有两个以上连通所述阀上游腔和阀下游腔的通道，所述密封膜受到压力平衡腔的压力向下移动，逐渐封闭导通元件的通道，达到调节流量的作用。
进一步的，所述导通元件从中间向四周逐渐降低。
进一步的，所述导通元件为圆形，从中间向四周设有若干逐渐降低的台阶面，每个台阶面上均设有所述通道。
进一步的，所述弹性药囊和自适应流量阀之间设有细菌过滤器和/或单向阀。
进一步的，所述弹性药囊和自适应流量阀之间、所述自适应流量阀和主动流量阀之间的管道均为毛细管，所述毛细管的内径为0.2-0.5毫米。
进一步的，所述安全阀包括阀体和位于阀体内的阀芯，所述阀芯包括连杆、位于所述连杆一端且受压后能够收缩的压力检测球、以及位于所述连杆另一端的密封球；
所述压力检测球位于所述安全阀的阀体内，所述连杆穿过所述安全阀的阀入口，所述密封球位于所述安全阀的阀入口外侧用于密封所述安全阀的阀入口，所述连杆上在所述安全阀的阀入口和压力检测球之间设有复位弹簧；
所述安全阀的阀体上设有与所述弹性药囊连接的压力入口。
进一步的，所述主动流量阀包括设置在阀体内的阀芯通道、位于所述通道内的永磁阀芯、以及设置在阀体侧壁上与所述永磁阀芯相配合的线圈，其中：
所述永磁阀芯为锥形，所述永磁阀芯的前端伸至所述主动流量阀的出口管道内，所述永磁阀芯的尾端套设有阻尼密封圈；
所述泵控制模块控制连接线圈。
进一步的，所述主动流量阀的出口与所述壳体的药液出口之间设有细菌过滤膜和/或单向阀。
进一步，所述弹性药囊仅在底部固定，所述弹性药囊的顶部和壳体之间设有球形位置传感器。
本发明具有以下有益效果：
本发明的植入式输注泵，其动力来自弹性药囊储存药液时产生的正压，再通过主动流量阀进行微流量调节使得药物稳定输出，其不需要外部能量，可以持久的稳定工作，药物输出期间无需电池持续供电，这就大大节省了电池的消耗，大大延长了泵的使用寿命，减小了泵的体积，并且使用安全阀保护弹性药囊压力不会超过设定压力，提高了安全性。故本发明设计合理，结构简单，能耗低，使用寿命长，安全性高。
附图说明
图1为本发明植入式输注泵在弹性药囊为满状态(80％药液满状态)时的整体结构示意图；
图2为本发明植入式输注泵(20％药液状态)使用过程中的整体结构示意图；
图3为图1所示植入式输注泵的仰视图；
图4为图1中自适应流量阀开启30％时的结构示意图；
图5为图1中自适应流量阀开启80％时的结构示意图；
图6为图4中导通元件的俯视结构示意图；
图7为图1中主动流量阀的结构示意图；
图8为图1中安全阀开启时的结构示意图；
图9为图1中安全阀关闭时的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种植入式输注泵，如图1至图9所示，包括壳体1，壳体1内设置有能够反复储能的弹性药囊2、主动流量阀3和泵控制模块4，其中：
壳体1上设置有药液入口1-1和药液出口1-2，药液入口1-1与弹性药囊2的入口2-1连接，弹性药囊2的入口2-1设有密封硅胶2-2，弹性药囊2的入口2-1在密封硅胶2-2的内侧设有防止弹性药囊2的压力超过预设阈值的安全阀10，弹性药囊2的出口2-3经主动流量阀3连接壳体1的药液出口1-2，泵控制模块4控制连接主动流量阀3。
使用时，利用注射器5(用于按设定压力设定药量向泵内注入药液)插入壳体1的药液入口1-1，透过弹性药囊2的入口2-1的密封硅胶2-2将药液注入到弹性药囊2中，弹性药囊2用于储存药液，注入药液时弹性药囊2的边沿开始逐渐向上移动，同时弹性药囊2内部压力也逐渐上升，图1所示为弹性药囊2储存药液满状态(正压)示意图，之后向患者体内输注药液时，弹性药囊2将药液压入到主动流量阀3，主动流量阀3用于调整输注流速，其在泵控制模块4的作用下将药液输送到壳体1的药液出口1-2注入患者体内。
本发明的植入式输注泵，其动力来自弹性药囊储存药液时产生的正压，再通过主动流量阀进行微流量调节使得药物稳定输出，其不需要外部能量，可以持久的稳定工作，药物输出期间无需电池持续供电，这就大大节省了电池的消耗，大大延长了泵的使用寿命，减小了泵的体积，并且使用安全阀保护弹性药囊压力不会超过设定压力，提高了使用安全性，故本发明设计合理，结构简单，能耗低，使用寿命长。
弹性药囊2优选设计为压力与所储存药液量成线性变化。弹性药囊2和主动流量阀3之间可以设有自适应流量阀6，如图4-6所示，自适应流量阀6可以包括阀体6-1，阀体6-1上设有阀入口6-2、阀出口6-3和压力入口6-4，弹性药囊2设有压力出口2-4，其中：
自适应流量阀6的阀体6-1内下部设有导通元件6-5，导通元件6-5与阀体6-1的底部之间形成阀上游腔6-6，自适应流量阀6的阀体6-1内在导通元件6-5的上方设有密封膜6-7，密封膜6-7与导通元件6-5之间形成阀下游腔6-8，密封膜6-7与自适应流量阀6的阀体6-1的顶部之间形成压力平衡腔6-9；
阀入口6-2设置在阀上游腔6-6上，阀入口6-2与弹性药囊的出口2-3连接，阀出口6-3设置在阀下游腔6-8上，阀出口6-3与主动流量阀3的入口3-2连接，压力入口6-4设置在压力平衡腔6-9上，压力入口6-4与弹性药囊2的压力出口2-3连接；
导通元件6-5上设有两个以上连通阀上游腔6-6和阀下游腔6-8的通道6-10。在图中所示实施例中，通道6-10具体为12个。
该自适应流量阀6工作过程如下：
弹性药囊2将药液通过阀入口6-2压入自适应流量阀6，自适应流量阀6通过压力入口6-4接受弹性药囊2内部药液压力的反馈控制，即弹性药囊2内药液的压力控制自适应流量阀6的开口阻力，弹性药囊2内部药液压力越大，自适应流量阀6的阀门通过阻力就越大，即密封膜6-7受到压力平衡腔6-9的压力向下移动，逐渐封闭导通元件6-5的通道6-10，以此调节泵输出药量相对恒定。
为提高导通元件6-5和密封膜6-7之间的配合效果，导通元件6-5可以从中间向四周逐渐降低，这样随着密封膜6-7受压下移，密封膜6-7能够较好的逐步封闭导通元件6-5上的通道6-10。优选的，导通元件6-5为圆形，从中间向四周设有若干逐渐降低的台阶面，每个台阶面上均设有所述通道6-10。可以理解的是，导通元件和密封膜还可以采用其他形状，例如导通元件为平板状，其上均匀设有通道，密封膜为中间高四周低的下凸半圆形状。
进一步的，弹性药囊2和自适应流量阀6之间可以设有细菌过滤器，用于过滤细菌及颗粒物，还可以设有单向阀，用于保证药物单向流动，避免患者体内液体倒灌进入弹性药囊2。单向阀与细菌过滤器可以集成设计为一个部件，如图1中部件7所示。
为提高药液流量的控制精度，弹性药囊2和自适应流量阀6之间、自适应流量阀6和主动流量阀3之间的管道均为毛细管9，毛细管9起到传输药液并配合自适应流量阀6和主动流量阀3调节药液流量的作用。毛细管9的内径优选为0.2-0.5毫米。
如图8所示，安全阀10可以包括阀体10-1和位于阀体10-1内的阀芯10-2，阀芯10-2包括连杆10-3、位于连杆10-3一端且受压后能够收缩的压力检测球10-4、以及位于连杆10-3另一端的密封球10-5；
压力检测球10-4位于安全阀10的阀体10-1内，连杆10-3穿过安全阀10的阀入口10-6，密封球10-5位于安全阀10的阀入口10-6外侧用于密封安全阀10的阀入口10-6，连杆10-3上在安全阀10的阀入口10-6和压力检测球10-4之间设有复位弹簧10-7。
初始状态下，安全阀10(如图8所示)内的压力检测球10-4扩张，密封球10-5未封闭安全阀10的阀入口10-6；需要说明的是，压力检测球10-4不起封闭安全阀10的阀出口10-8作用，药液可以顺利通过安全阀10的阀出口10-8。
注入药液时，弹性药囊2的边沿开始逐渐向上移动，同时弹性药囊2内部压力也逐渐上升，安全阀10(如图9所示)的阀体10-1内的压力也逐渐上升，压力检测球10-4不断被压缩变小，在弹簧力10-7的作用的下，密封球10-5不断上移，待弹性药囊2压力达到预设压力阈值(也即安全阀10设定压力值)时，密封球10-5完全封闭安全阀10的阀入口10-6，安全阀10完全关闭，再也无法向弹性药囊2内注射药液，图1所示为弹性药囊2储存药液80％满状态(正压)示意图。
如图7所示，主动流量阀3可以包括阀体3-1、设置在阀体3-1内的阀芯通道3-3、位于阀芯通道内的永磁阀芯3-4、以及设置在阀体3-1侧壁上与阀芯通道3-3相对应的线圈3-5，其中：
永磁阀芯3-4为锥形，永磁阀芯3-4的前端伸至主动流量阀3的出口管道内，永磁阀芯的尾端套设有阻尼密封圈3-9；
泵控制模块4控制连接线圈3-5。
该主动流量阀3中，永磁阀芯3-4与出口管道3-6之间形成阀下游腔3-8，永磁阀芯3-4与阀入口3-2以及阀芯通道3-3之间形成阀上游腔3-7，阀口3-10连接阀游腔3-7和下游腔3-8。工作时，弹性药囊2将药液压入自适应流量阀6，自适应流量阀6将药液输送至主动流量阀入口3-2并储存在阀上游腔3-7中，泵控制模块3控制连接线圈3-5，将药物输送至患者体内。具体的，泵控制模块4给线圈3-5通正向电流，永磁阀芯3-4向右微动，阀口3-10逐渐变小，最后完全关闭，给线圈3-5通反向电流，永磁阀芯3-4向左微动，阀口3-10逐渐变大，最后到达最大设计阀口，在阀口3-10开启和关闭过程中，线圈3-5可根据需要随时断电，永磁阀芯3-4在阻尼密封圈3-9作用下及时停止。
如图1所示，主动流量阀3的阀出口3-11和壳体1的药液出口1-2之间可以设有细菌过滤器，用于过滤细菌及颗粒物，还可以设有单向阀，用于保证药物单向流动，避免患者体内液体倒灌进入主动流量阀3，单向阀与细菌过滤器可以集成设计为一个部件，如图7中部件3-12所示。
另外，弹性药囊2可以仅在底部固定，弹性药囊2的顶部和壳体1之间可以设有球形位置传感器8，实时监测药囊剩余药液，计算固定周期药液输出速度，并反馈给主动流量阀3，用于延时闭环控制输注流量大小。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种植入式输注泵，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设置有能够反复储能的弹性药囊、主动流量阀和泵控制模块，其中：
所述壳体上设置有药液入口和药液出口，所述药液入口与所述弹性药囊的入口连接，所述弹性药囊的入口设有密封硅胶，所述弹性药囊的入口在所述密封硅胶的内侧设有防止弹性药囊的压力超过预设阈值的安全阀，所述弹性药囊的出口经所述主动流量阀连接所述壳体的药液出口，所述泵控制模块控制连接所述主动流量阀；
所述弹性药囊和主动流量阀之间设有自适应流量阀，所述自适应流量阀包括阀体，所述阀体上设有阀入口、阀出口和压力入口，所述弹性药囊设有压力出口，其中：
所述自适应流量阀的阀体内下部设有导通元件，所述导通元件与阀体的底部之间形成阀上游腔，所述自适应流量阀的阀体内在所述导通元件的上方设有密封膜，所述密封膜与导通元件之间形成阀下游腔，所述密封膜与阀体的顶部之间形成压力平衡腔；
所述阀入口设置在所述阀上游腔上，所述阀入口与所述弹性药囊的出口连接，所述阀出口设置在所述阀下游腔上，所述阀出口与所述主动流量阀的入口连接，所述压力入口设置在所述压力平衡腔上，所述压力入口与所述弹性药囊的压力出口连接；
所述导通元件上设有两个以上连通所述阀上游腔和阀下游腔的通道，所述自适应流量阀工作时，弹性药囊将药液通过阀入口压入自适应流量阀，自适应流量阀通过压力入口接受弹性药囊内部药液压力的反馈控制，即弹性药囊内药液的压力控制自适应流量阀的开口阻力，弹性药囊内部药液压力越大，自适应流量阀的阀门通过阻力就越大，即密封膜受到压力平衡腔的压力向下移动，逐渐封闭导通元件的通道，以此调节植入式输注泵输出药量相对恒定；
所述导通元件从中间向四周逐渐降低；
所述导通元件为圆形，从中间向四周设有若干逐渐降低的台阶面，每个台阶面上均设有所述通道。
2.根据权利要求1所述的植入式输注泵，其特征在于，所述弹性药囊和自适应流量阀之间设有细菌过滤器和/或单向阀。
3.根据权利要求1所述的植入式输注泵，其特征在于，所述弹性药囊和自适应流量阀之间、所述自适应流量阀和主动流量阀之间的管道均为毛细管，所述毛细管的内径为0.2-0.5毫米。
4.根据权利要求1所述的植入式输注泵，其特征在于，所述安全阀包括阀体和位于阀体内的阀芯，所述阀芯包括连杆、位于所述连杆一端且受压后能够收缩的压力检测球、以及位于所述连杆另一端的密封球；
所述压力检测球位于所述安全阀的阀体内，所述连杆穿过所述安全阀的阀入口，所述密封球位于所述安全阀的阀入口外侧用于密封所述安全阀的阀入口，所述连杆上在所述安全阀的阀入口和压力检测球之间设有复位弹簧；
所述安全阀的阀体上设有与所述弹性药囊连接的压力入口。
5.根据权利要求1-4中任一所述的植入式输注泵，其特征在于，所述主动流量阀包括阀体、设置在阀体内的阀芯通道、位于所述阀芯通道内的永磁阀芯、以及设置在阀体侧壁上与所述阀芯通道相对应的线圈，其中：
所述永磁阀芯为锥形，所述永磁阀芯的前端伸至所述主动流量阀的出口管道内，所述永磁阀芯的尾端套设有阻尼密封圈；
所述泵控制模块控制连接所述线圈。
6.根据权利要求5所述的植入式输注泵，其特征在于，所述主动流量阀的出口和壳体的药液出口之间设有细菌过滤器和/或单向阀。
7.根据权利要求5所述的植入式输注泵，其特征在于，所述弹性药囊仅在底部固定，所述弹性药囊的顶部和壳体之间设有球形位置传感器。
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