CN115315279A - 用于辅助清除阻塞抽吸的机械共振脉冲减压阀 - Google Patents
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Abstract
一种抽吸系统,包括:抽吸导管;流体地耦接到抽吸导管以在抽吸导管和抽吸源之间产生抽吸流动路径的抽吸源;加压流体源;以及流体地耦接在加压流体源和抽吸流动路径之间的被动压力振荡组件。被动压力振荡组件配置为在正常模式和振荡模式之间操作,正常模式防止加压流体源和抽吸流动路径之间的流体连通,振荡模式使加压流体源和抽吸流动路径之间的流体连通脉动。被动压力振荡组件配置为响应于抽吸导管中的堵塞而被触发以从正常模式切换到振荡模式。
Description
技术领域
本公开总体上涉及医疗装置和血管内医疗程序,更具体地涉及用于从解剖结构抽吸物体的装置,例如从患者的脉管系统抽吸堵塞物。
背景技术
通常期望以尽可能最小侵入的方式从身体去除组织,以便不损伤其他组织。例如,从脉管系统内去除组织,例如血块,可以改善患者状况和生活质量。
许多脉管系统问题源于通过血管的血流不足。血流不足或不规则的一个原因是血管内的阻塞,称为血块或血栓。血块或血栓可能在患者脉管系统中栓塞并形成栓塞物。血栓可由于许多原因而发生,包括动脉粥样硬化疾病对动脉壁的损伤,由手术引起的创伤,或由于其他原因。
当血栓形成时,其可以有效地停止血液流过形成区。有时,这种血栓无害地溶解在血流中。然而,在其他时间,这种血栓可能留在血管中,在那里其会部分地或完全地闭塞血液流动。如果部分或完全闭塞的血管将血液供给到敏感组织,例如脑,肺或心脏,则可能导致严重的组织损伤。例如,一条颈动脉的血栓形成可导致中风,因为对颅骨中的重要神经中心的供氧不足。作为另一实例,如果一条冠状动脉100%形成血栓,则在该动脉中的血液流动停止,导致携氧红细胞的短缺,例如,供应心脏壁的肌肉(心肌)。缺氧会减少或阻止肌肉活动,会导致胸痛(心绞痛),并且会导致心肌死亡,这在一定程度上永久性地使心脏丧失功能。如果心肌细胞死亡是广泛的,则心脏将不能泵送足够的血液以供应身体的生命维持需要。实际上,在美国,超过120万的心脏病发作中的大部分是由在冠状动脉内形成的血块(血栓)导致的。
当闭塞症状明显时,例如导致中风的闭塞,应当立即采取行动以减少或消除所导致的组织损伤。实际上,临床数据表明堵塞物去除对于改善结果可能是有益的或者甚至是必要的。例如,在外周脉管系统中,堵塞物去除可减少80%的截肢需要。治疗动脉或静脉系统的这些状况的任何形式的最终目标是快速、安全且成本有效地去除阻塞或恢复开放性。一种方法是用堵塞物溶解药物治疗患者。然而,这些药物不能立即溶解来自患者的堵塞物,并且通常在预定窗口之后,通常在症状从堵塞物出现之后2至3小时,是无效的。其他方法涉及血栓切除术,即,通过抽吸、机械取回或其组合来去除堵塞物。机械取回通常涉及可展开的网状网格,例如支架取回器,并且通常执行起来复杂且危险。
抽吸血栓切除术通常是用于从血管去除堵塞物的有效且常见的治疗,特别是在缺血性中风的情况下。在典型的血管内抽吸血栓切除术程序中,将导管引入到患者的脉管系统中,直到导管的远端刚好在堵塞物的近侧,并且在导管的近端处施加真空,导致堵塞物的至少一部分被摄取并且随后被去除到导管中。当正被抽吸的堵塞物对于导管的远端处的抽吸管道而言太大时,大多数抽吸系统易于发生尖端阻塞。目前用于缺血性中风中的血管内血栓切除术的技术利用静态加载。一旦尖端阻塞发生,系统中的压力就急剧下降到经常导致系统内的抽吸物沸腾或空化的水平。结果,将水蒸气引入到系统中,从而降低了抽吸效率,并且进而使得将堵塞物摄取到导管中即使不是不可能也是更加困难。
在一些情况下,通过动态地或周期性地加载抽吸管道,可将堵塞物破坏或被迫挤压通过抽吸管道,这涉及使用压力脉冲来摄取阻塞的堵塞物。一种循环加载抽吸管道的方法使用循环激活阀或通过阻断主流流动来实现压力脉动的类似构造。通常,这通过手或经由机电或气动阀来完成,该阀在指定的时间间隔内阻挡抽吸流至泵。在一些情况下,已经建议压力感测反馈作为用于确定何时激活阀的方式。在西蒙(Simon S)、格雷(Grey CP)、马斯恩佐(Massenzo T)等人的“探索循环抽吸相对于静态抽吸在脑血栓切除术模型中的功效:概念研究的初始证据”(神经外科手术杂志2014;6:677-683)和PCT公开WO2014151209A8中描述的一种循环加载方法,采用了通气机构,该通气机构响应于对抽吸管道施加真空而自动置于振荡脉冲模式。然而,这些方法或者需要用户干预以响应于意识到抽吸管道已经被堵塞而周期性地加载抽吸管道,这将使用户分心于在手边执行抽吸过程,或者在向抽吸管道施加真空时立即周期性地加载抽吸管道,并且因此降低了自由流动期间(即,当抽吸管道未被堵塞时)的抽吸过程的效率。
附图说明
附图示出了所公开的发明的优选实施方式的设计和效用,其中相似的元件由共同的附图标记表示。应注意,附图不是按比例绘制的,并且在所有附图中,相似结构或功能的元件由相似的附图标记表示。还应注意,附图仅旨在便于描述实施方式。其不是要作为本发明的详尽描述或作为对本发明范围的限制,本发明的范围仅由所附权利要求及其等同物限定。另外,所公开的发明的所示实施方式不需要具有所示的所有方面或优点。此外,结合所公开的发明的特定实施方式描述的方面或优点不用必须限于该实施方式,并且即使没有这样示出,也可在任何其他实施方式中实践。
为了更好地理解如何获得所公开的发明的上述和其他优点和目的,将通过参考在附图中示出的其具体实施方式来呈现对以上简要描述的所公开的发明的更具体的描述。应理解,这些附图仅描绘了本发明的典型实施方式,因此不应被认为是对其范围的限制,将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明,附图中:
图1是根据本发明构造的抽吸系统的一个实施方式的框图;
图2是用于图1的抽吸系统中的示例性抽吸导管的平面图;
图3是图2的抽吸导管的远端的平面图,该抽吸导管用于从患者的脉管系统抽吸堵塞物;
图4是示出了图1的抽吸系统中产生的加压流体源和抽吸流动路径之间的负压差随时间变化的时序图;
图5是用于图1的抽吸系统中的被动压力振荡组件的一个实施方式的框图;
图6是用于图1的抽吸系统中的被动压力振荡组件的另一实施方式的框图;
图7是用于图1的抽吸系统中的被动压力振荡组件的又一实施方式的框图;
图8A是用于图1的抽吸系统中的被动压力振荡组件的一个实施方式的平面图,特别示出了处于关闭位置的被动压力振荡组件;
图8B是图8A的被动压力振荡组件的平面图,特别示出了处于打开位置的被动压力振荡组件;
图9A是用于图1的抽吸系统中的被动压力振荡组件的另一实施方式的平面图,特别示出了处于关闭位置的被动压力振荡组件;
图9B是图9A的被动压力振荡组件的平面图,特别示出了处于打开位置的被动压力振荡组件;
图10A是用于图1的抽吸系统中的被动压力振荡组件的另一实施方式的平面图,特别示出了处于第一状态的被动压力振荡组件;
图10B是图10A的被动压力振荡组件的平面图,特别示出了处于第二状态的被动压力振荡组件;
图10C是图10A的被动压力振荡组件的平面图,特别示出了处于第三状态的被动压力振荡组件;
图10D是图10A的被动压力振荡组件的平面图,特别示出了处于第四状态的被动压力振荡组件;
图11A是用于图1的抽吸系统中的被动压力振荡组件的另一实施方式的平面图,特别示出了处于关闭位置的被动压力振荡组件;
图11B是图11A的被动压力振荡组件的平面图,特别示出了处于打开位置的被动压力振荡组件;以及
图12是示出了操作图1的抽吸系统以从患者的脉管系统抽吸堵塞物的一种方法的流程图。
具体实施方式
参考图1,现在将描述根据所公开的发明构造的堵塞物抽吸系统10的一个实施方式。堵塞物抽吸系统10通常包括抽吸导管12、抽吸源14、加压流体源16、组织收集容器18和歧管20。
进一步参考图2和图3,抽吸导管12包括细长的导管主体22,在导管主体22的近端28和远端30之间延伸通过导管主体22的抽吸管道24(在图3中以虚线示出)。当堵塞物抽吸系统10在使用中时,抽吸导管12的近端28保持在患者1的外部并且操作者可接近,而导管主体22的远端30的尺寸和大小设置成到达堵塞物2(例如,堵塞物)并处于远离患者的脉管系统1的位置,如图3中最佳示出的。抽吸导管12包括与抽吸导管12的抽吸管道24连通的远侧入口端口32,并且通过抽吸导管12将堵塞物2摄取到该远侧入口端口中。
抽吸导管12可以包括沿着其长度具有不同构造和/或特性的多个区域。例如,导管主体22的远侧部分可以具有比导管主体22的近侧部分的外径小的外径,以减小导管主体22的远侧部分的轮廓并且便于在曲折的脉管系统中的导航。此外,导管主体22的远侧部分可以比导管主体22的近侧部分更柔性。通常,导管主体22的近侧部分可以由比导管主体22的远侧部分更硬的材料形成,使得近侧部分具有足够的可推动性以推进通过患者的脉管系统1,而远侧部分可以由更柔性的材料形成,使得其可以保持柔性并更容易在导丝上行进以接近脉管系统1的曲折区域中的远程位置。导管主体22可以由合适的聚合物材料,金属和/或合金组成,例如聚乙烯,不锈钢或其他合适的生物相容材料或其组合。在一些情况下,导管主体22的近侧部分可以包括增强层,例如编织层或盘绕层,以增强导管主体22的可推动性。导管主体22可以包括在导管主体22的近侧部分和远侧部分之间的过渡区域。
返回参考图1,抽吸源14可以是例如传统的泵(例如,旋转叶片、隔膜、蠕动或文丘里泵)或注射器,其配置为在抽吸导管12的抽吸管道26内产生低压。该低压低于环境气压,并且因此可被认为是能够在抽吸导管12的抽吸管道26内抽吸堵塞物2的真空。堵塞物2可以被完全摄取到抽吸导管12中或者可以被破碎成块并被逐片摄取到抽吸导管12中。在操作中,抽吸源14为抽吸导管12提供基本水平的真空。此真空水平可以根据用户抽吸组织的需要进行控制和调节。在组织去除过程期间的任何给定时间段内,用户可以将真空水平设定为恒定的或者可以改变真空水平。
加压流体源16可以是例如包含液体的贮存器,该液体例如是盐水(例如,盐水滴注袋)或环境空气。应理解,将流体源16加压到这样的程度,使得流体具有比当抽吸源14在操作时在抽吸导管12的抽吸管道24中实现的最低真空水平更高的压力。因此,即使所示实施方式中的流体源16可以处于低压(即,处于环境压力或一个大气绝对压力),可使流体源16相对于由抽吸导管12的抽吸管道24在抽吸源14的操作期间所经历的压力而被加压。组织收集容器18可以是经由排放线路与抽吸源14流体连通的任何合适的接收器,以使得能够以无菌方式收集和处理所抽吸的组织。或者,组织收集容器18可以位于抽吸源14和抽吸导管12之间。
抽吸导管12、抽吸源14、加压流体源16和组织收集容器18可以是传统性质的。
相反,歧管20是非传统的,并且以在无流动或低流动状态期间(例如,如果血栓2堵塞抽吸导管12的抽吸管道24或者在系统10的抽吸回路中存在流动异常)便于抽吸导管12摄取血栓2的方式提供抽吸导管12,抽吸源14和加压流体源16之间的接口,同时在自由流动状态期间(例如,当抽吸管道24未堵塞并且系统10的抽吸回路如预期操作时)最大化抽吸过程的效率。
歧管20包括耦接到抽吸导管12的抽吸入口36,以及耦接到抽吸源14的抽吸出口38,使得形成从抽吸导管12到抽吸源14的抽吸流动路径46,以及耦接到加压流体源16的减压入口40。歧管20可以经由使用传统导管(未示出)耦接到抽吸导管12,抽吸源14和加压流体源16,或者可以替代地与抽吸导管12,抽吸源14和加压流体源16集成而不使用连接器。歧管20还包括耦接在减压入口40和抽吸流动路径46之间的被动压力振荡组件44。重要的是,被动压力振荡组件44配置为动态地加载(即,快速改变真空水平)抽吸导管12的抽吸管道24,并且特别地,仅在无流动或低流动条件期间周期性地加载抽吸管道24。被动压力振荡组件44在没有用户输入和没有使用电子传感器的情况下实现这一点。此外,被动压力振荡组件44可以被制成非常紧凑,使得其可装配在歧管20内,而几乎不会增加额外的体积。被动压力振荡组件44可以简单地通过阻塞减压入口40而失效。
为此,被动压力振荡组件44配置为在正常模式和振荡模式之间操作,正常模式防止沿着加压流体源16和抽吸流动路径46之间的减压路径48的流体连通,使得抽吸流动路径46中的绝对压力保持相对恒定,并且仅由抽吸源14作用,振荡模式使沿着加压流体源16和抽吸流动路径46之间的减压路径48的流体连通脉动,使得抽吸流动路径46中的绝对压力在预定频率范围内振荡。被动压力振荡组件44配置为响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞或系统10的抽吸管道中的流动异常而被触发以从正常模式切换到振荡模式,相反地,响应于从抽吸导管12的抽吸管道24去除或清除堵塞或者系统10的抽吸回路中的流动异常的解决而被触发以从振荡模式切换到正常模式。在所示实施方式中,在加压流体源16和抽吸流动路径46之间脉动的流体连通导致压力脉冲以预定频率沿着抽吸导管12的抽吸管道24向下传播。同时,在加压流体源16和抽吸流动路径46之间脉动的流体连通导致流体回流以沿着抽吸导管12的抽吸管道24向下传播。
被动压力振荡组件44可以设计成以预定频率使沿着加压流体源16和抽吸流动路径46之间的减压路径48的流体连通脉动,使得抽吸流动路径46中的绝对压力以该预定频率振荡。作为一个实例,由被动压力振荡组件44在抽吸流动路径46中引起的压力振荡的预定频率可以与抽吸导管12的抽吸管道24内的流体柱的固有共振相匹配,使得从抽吸流动路径46到抽吸导管12的抽吸管道24的能量传递,以及由此沿着抽吸导管12的抽吸管道24的压力脉冲的传播最大化。作为另一实例,由被动压力振荡组件44在抽吸流动路径46中引起的压力振荡的预定频率可以基于预期被抽吸导管12摄取的血栓2的粘弹性质来选择。即,具有较软稠度的堵塞血栓2可能更容易受到浸软,并且因此响应于相对低频,高振幅振荡而随后被摄取,而具有较硬稠度的堵塞血栓2可能更容易受到浸软,并且因此响应于相对高频,低振幅振荡而随后被摄取。
被动压力振荡组件44的振荡可以可选地导致发出声音,并且可用作给用户的自动声音信号,即在抽吸导管12的抽吸管道24中已经发生堵塞。在可选的实施方式中,被动压力振荡组件44可以设计成以两个或更多个不同频率同时使加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通脉动。例如,因为事先不知道血栓2的材料性质的类型,所以可能期望以相对高的频率和相对低的频率同时使加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通脉动,使得抽吸导管12的抽吸管道24中的压力分布是低频振荡和高频振荡的组合。
在所示的实施方式中,被动压力振荡组件44利用抽吸导管12的不同流动条件和抽吸流动路径46中的最终流体压力水平之间的相关性。特别地,可以预期,在抽吸导管12的抽吸管道24中存在堵塞或者系统10的抽吸回路中存在流动异常的无流动或低流动条件的情况下,抽吸流动路径46中的真空将急剧增加(即,抽吸流动路径46中的绝对压力将急剧减小),从而导致外部环境压力和抽吸流动路径46之间的负压差增加到非常高的水平(例如,至少-55kPa),假设没有被动压力振荡组件44的干预,这甚至可以导致抽吸流动路径46内的抽吸物沸腾或空化(例如,如果这种负压差低于-95kPa)。相反,还可以预期,在自由流动状态的情况下,其中抽吸导管12已经畅通,或者系统10的抽吸回路中的流动异常已经解决,抽吸流动路径46中的真空将急剧下降(即,抽吸流动路径46中的绝对压力将急剧上升)到较低水平(例如,小于-50kPa),从而导致外部环境压力和抽吸流动路径46之间的负压差下降到较低水平。当在正常模式和振荡模式之间切换时,被动压力振荡组件44切断这些负压差。
为此,被动压力振荡组件44包括与加压流体源16流体连通的入口端口50(图5所示)以及与抽吸流动路径46流体连通的出口端口52(图5所示),使得被动压力振荡组件44暴露于加压流体源16和抽吸流动路径46中的流体之间的负压差。基于此负压差触发被动压力振荡组件44从正常模式切换到振荡模式,相反地从振荡模式切换到正常模式。
特别地,被动压力振荡组件44设计成响应于抽吸流动路径46中的绝对压力下降而被触发以从正常模式切换到振荡模式,该绝对压力下降在被动压力振荡组件44的入口端口50和出口端口52之间产生负激活压差,该负激活压差与抽吸流动路径46和当抽吸导管12的抽吸管道24堵塞或系统10的抽吸回路以其他方式经历流动异常(无流动或低流动状态)时由抽吸导管12经历的血压之间的负压差相关;相反,被动压力振荡组件44设计成响应于抽吸流动路径46中的绝对压力的增加而被触发从振荡模式切换到正常模式,该绝对压力的增加在被动压力振荡组件44的入口端口50和出口端口52之间产生负停止压差,该负停止压差与抽吸流动路径46和当抽吸导管12的抽吸管道24畅通或者系统10的抽吸回路按预期操作(自由流动状态)时抽吸导管12所经历的血压之间的负压差相关。
在加压流体源16处于外部环境压力的情况下,被动压力振荡组件44的负激活压差将与抽吸流动路径46和抽吸导管12所经历的血压之间的负压差在无流动或低流动状态期间基本上相差已知的偏移量,同样,被动压力振荡组件44的负停止压差将与抽吸流动路径46和抽吸导管12所经历的血压之间的负压差在自由流动状态期间基本上相差已知的偏移量。以此方式,被动压力振荡组件44可以配置为针对时变周围外部环境进行自校准。
在此情况下,被动压力振荡组件44的负激活压差的设计范围可以具有-55kPa的上限,使得被动压力振荡组件44被快速触发以从正常模式切换到振荡模式,但是不低至使得在血栓2主动和有效摄取到抽吸导管12的远端30期间触发被动压力振荡组件44从正常模式切换到振荡模式,并且可以具有-95kPa的下限以确保抽吸流动路径46中的流体(即,37℃的血液)的沸点永远不会达到,尽管应理解被动压力振荡组件44可以设计成具有落在-55kPa至-95kPa范围内的任何值的负激活压差。被动压力振荡组件44的负停止压差应当相对于被动压力振荡组件44的负激活压差来设计,优选地,基本上小于负激活压差(例如,在大于负激活压差10kPa-25kPa的范围内),使得在被动压力振荡组件44中建立滞后作用。以此方式,由被动压力振荡组件44在抽吸流动路径46中引起的压力振荡将不会无意中触发被动压力振荡组件44回到正常模式,直到抽吸导管12处于自由流动状态。应注意,在低共振频率情况下,负激活压差和负停止压差可以是相同的,在该情况下,在抽吸流动路径46中的负压差每次增加之后,被动压力振荡组件44将被重新触发,以响应于由抽吸源18导致的抽吸流动路径46中绝对压力的减小而从正常模式切换到振荡模式。
在可选的实施方式中,被动压力振荡组件44可以设计成具有多个负激活压差,并且对应地具有多个负停止压差。例如,被动压力振荡组件44可以设计成具有第一负激活压差,例如在-50kPa,使得被动压力振荡组件44被触发以从正常模式切换到相对快的振荡模式,从而便于在抽吸导管12的抽吸管道24中发生堵塞之前将血栓2摄取到抽吸导管12的远端30中。被动压力振荡组件44在相对高的振荡模式下的操作可以导致高频但低容量的脉冲沿着抽吸导管12的抽吸管道24向下传播,从而便于血栓2的摄取而不过度阻碍体积流动。被动压力振荡组件44可以进一步设计成具有第二负激活压差,例如在-55kPa,使得被动压力振荡组件44被触发以相对慢的振荡模式操作,从而便于堵塞在抽吸导管12的远端30中的血栓2的清除。被动压力振荡组件44以相对高的振荡模式操作可以导致低频但高体积的脉冲沿着抽吸导管12的抽吸管道24向下传播,以试图从抽吸导管12的远端30驱逐堵塞的血栓2。因此,如果血栓2被摄取而不堵塞抽吸导管12的远端30,则仅被动压力振荡组件44的相对快的振荡模式将被触发,而被动压力振荡组件44的相对慢的振荡模式将仅在血栓2堵塞抽吸导管12的远端30时被触发。
应理解,加压流体源16的压力可以与抽吸导管12所经历的外部环境压力显著不同,在该情况下,被动压力振荡组件44的负激活压差将与无流动或低流动状态期间抽吸流动路径46和抽吸导管12所经历的外部环境之间的负压差显著不同,同样,被动压力振荡组件44的负停止压差将与自由流动状态期间抽吸流动路径46和抽吸导管12所经历的外部环境之间的负压差显著不同。在此后一种情况下,当设计被动压力振荡组件44的负激活压差和负停止压差时,可考虑此差异。例如,如果加压流体源16具有显著高于外部环境压力的压力,则被动压力振荡组件44应设计成更高的负激活压差和负停止压差,以考虑被动压力振荡组件44的入口端口50将经历的更高的流体压力。
作为一个实例,参考图4,首先激活抽吸源14,使得抽吸导管12在任意时间t0和t1之间处于自由流动状态,并且抽吸流动路径46中的绝对压力和抽吸导管12所经历的外部环境压力之间的负压差(在此情况下,是被动压力振荡组件44的入口端口50和出口端口52之间的负压差)处于抽吸导管12仅摄取血液时的自由流动负压差。在此期间,被动压力振荡组件44保持在正常模式中。以此方式,在自由流动状态期间,将系统10的抽吸效率最大化。
在任意时间t1和任意时间t2之间,将血栓2主动摄取到抽吸导管12的远端30中,使得抽吸流动路径46中的绝对压力和抽吸导管12所经历的外部环境压力之间的负压差下降到低于自由流动负压差,但是不低于被动压力振荡组件44的负激活压差,该负激活压差设计用于指示堵塞的抽吸导管12或系统10的抽吸导管中的流动异常的无流动或低流动状态。在任意时间t0和时间t2期间,被动压力振荡组件44保持在正常模式中。
然而,在任意时间t2,抽吸导管12变得被血栓2堵塞,导致抽吸流动路径46中的绝对压力和抽吸导管12所经历的外部环境压力之间的负压差急剧降低至低于负激活压差的水平,在所示情况下,该负激活压差处于-75kPa。因此,在任意时间t2或之后,堵塞的抽吸导管12(无流动或低流动状态)触发被动压力振荡组件44从正常模式切换到振荡模式,导致抽吸流动路径46中的压力振荡,其引起压力脉冲沿着抽吸导管12的抽吸管道24向下传播,从而便于在任意时间t3清除抽吸导管12的远端24处的堵塞的血栓2。在抽吸导管12的远端24处的堵塞血栓2的清除导致抽吸流动路径46中的绝对压力和抽吸导管12所经历的外部环境压力之间的负压差急剧增加到高于负停止压差的水平,在所示情况下,该负停止压差处于-50kPa。因此,在任意时间t3或之后,清除的抽吸导管12(自由流动状态)触发被动压力振荡组件44从振荡模式切换到正常模式,停止抽吸流动路径46中的压力振荡,并且因此停止压力脉冲沿着抽吸导管12的抽吸管道24向下传播。
在被动压力振荡组件44以多个振荡模式(例如,高频振荡模式和低频振荡模式)操作的可选实施方式中,被动压力振荡组件44可以在任意时间t1和任意时间t2之间以高频振荡模式操作,使得沿着抽吸导管12的抽吸管道24向下传播的高频但低容量的压力脉冲便于将血栓2主动摄取到抽吸导管12的远端30中,然后如果血栓2堵塞抽吸导管12的远端30,则可以在任意时间t2和任意时间t3之间以低频振荡模式操作,使得沿着抽吸导管12的抽吸管道24向下传播的低频高容量的压力脉冲便于从抽吸导管12的远端30清除堵塞的血栓2。
参考图5,被动压力振荡组件44包括压力致动阀54和流体(例如液压或气动)共振器56。压力致动阀54配置为响应于抽吸流动路径28中的绝对压力的下降而打开,这在入口端口50和出口端口52之间产生负激活压差(例如,指示抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞),从而允许源自加压流体源16的流体流过压力致动阀54;相反地,用于响应于抽吸流动路径28中的绝对压力的增加而关闭,该绝对压力的增加在入口端口50和出口端口52之间产生负停止压差(例如,指示堵塞物从抽吸导管12的抽吸管道24的去除或清除),从而防止流体从加压流体源16流过压力致动阀54。流体共振器56配置为响应于流体从加压流体源16流过压力致动阀54而以预定频率共振,从而以预定频率使加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通脉动;相反地,配置为响应于防止流体从加压流体源16流过压力致动阀54而停止共振。
在一个实施方式中,压力致动阀54和流体共振器56彼此机械地耦接。在此实施方式中,尽管机械耦接的压力致动阀54和流体共振器56必须被相关地设计成满足打开和共振频率标准,但是这导致更简单的机械设计,该机械设计可更容易地实施到被动压力振荡组件44中。在另一实施方式中,压力致动阀54和流体共振器56彼此机械地脱离。在此实施方式中,机械脱离的压力致动阀54和流体共振器56允许打开/关闭标准和共振频率标准被独立地优化,尽管导致可能比具有机械耦接的压力致动阀54和流体共振器56的实施方式的机械设计更复杂的机械设计。
如上所述,被动压力振荡组件44能可选地设计成具有两个负激活压差,和/或两个负停止压差,和/或同时以两个不同频率在加压流体源16和抽吸流动路径46之间的脉冲流体连通。
在替代实施方式中,流体共振器56通过中断抽吸流动路径46而响应于抽吸导管12中的堵塞,使加压流体源50和抽吸流动路径46之间的流体连通脉动,使得将加压流体源50和抽吸流动路径46之间的脉动流体连通指向抽吸导管12。
参考图6,被动压力振荡组件44'的替代实施方式包括两组并联的压力致动阀组件和流体共振器。特别地,被动压力振荡组件44'包括第一压力致动阀54a、第一流体共振器56a、第二压力致动阀54b和第二流体共振器56b。
第一压力致动阀54a配置为响应于抽吸流动路径28中的绝对压力的下降而打开,该绝对压力的下降在入口端口50和出口端口52之间产生第一负激活压差,从而允许流体从加压流体源16流过第一压力致动阀54a;相反地,响应于抽吸流动路径28中的绝对压力的增加而关闭,该绝对压力的增加在入口端口50和出口端口52之间产生第一负停止压差,从而防止流体从加压流体源16流过压力致动阀54。第一流体共振器56a配置为响应于流体从加压流体源16流过第一压力致动阀54a而以第一预定频率共振,从而以第一预定频率使加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通脉动;相反地,配置为响应于防止流体从加压流体源16流过第一压力致动阀54a而停止共振。
第二压力致动阀54b配置为响应于抽吸流动路径28中的绝对压力的下降而打开,该绝对压力的下降在入口端口50和出口端口52之间产生第二负激活压差,从而允许流体从加压流体源16流过第二压力致动阀54b;相反地,响应于抽吸流动路径28中的绝对压力的增加而关闭,该绝对压力的增加在入口端口50和出口端口52之间产生第二负停止压差,从而防止流体从加压流体源16流过压力致动阀54。第二流体共振器56b配置为响应于流体从加压流体源16流过第二压力致动阀54b而以第二预定频率共振,从而以第二预定频率使加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通脉动;相反地,配置为响应于防止流体从加压流体源16流过第二压力致动阀54b而停止共振。
第一负激活压差和第二负激活压差可以是相同的(例如,都指示抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞)或者可以是不同的(例如,一个指示主动血栓摄取到抽吸导管12中,另一个指示抽吸导管12的抽吸管道24的堵塞)。第一负停止压差和第二负停止压差可以是相同的(例如,都指示抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞物的摄取或去除),但是在替代实施方式中,第一负停止压差和第二负停止压差可以是不同的。第一预定频率和第二预定频率可以是相同的或可以是不同的(例如,一个是相对高的频率,用于破坏具有较硬稠度的堵塞的血栓2,另一个是相对低的频率,用于破坏具有较软稠度的堵塞的血栓2)。第一压力致动阀54a和第一流体共振器56a可以彼此机械耦接或彼此机械脱离,并且第二压力致动阀54b和第二流体共振器56b可以同样彼此机械耦接或彼此机械脱离。此外,第一压力致动阀54a和第二压力致动阀54b可以彼此耦接以基本上形成多出口阀组件,该多出口阀组件响应于各种水平的单个感测压差而将流量分配到流体共振器56a、56b中的任一个或另一个或者两者。
虽然在图6中将被动压力振荡组件44'示出为仅包括两组并联的压力致动阀组件和流体共振器,但是被动压力振荡组件44'可以替代地包括多于两组并联的压力致动阀组件和流体共振器。
参考图7,被动压力振荡组件44”的另一替代实施方式包括单个压力致动阀54、第一流体共振器56a和第二流体共振器56b。
压力致动阀54配置为响应于抽吸流动路径28中的绝对压力的下降而打开,该绝对压力的下降在入口端口50和出口端口52之间产生负激活压差,从而允许流体从加压流体源16流过第一压力致动阀54;相反地,响应于在入口端口50和出口端口52之间产生负停止压差(例如,指示从抽吸导管12的抽吸管道24去除或清除堵塞物)的抽吸流动路径28中的绝对压力的增加而关闭,从而防止流体从加压流体源16流过压力致动阀54。
第一流体共振器56a配置为响应于流体从加压流体源16流过压力致动阀54而以第一预定频率共振,从而以第一预定频率使加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通脉动;相反地,配置为响应于防止流体从加压流体源16流过压力致动阀54而停止共振。第二流体共振器56b配置为响应于流体从加压流体源16流过压力致动阀54而以第二预定频率共振,从而以第二预定频率使加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通脉动;相反地,配置为响应于防止流体从加压流体源16流过压力致动阀54而停止共振。
第一预定频率和第二预定频率可以是相同的或可以是不同的(例如,一个是相对高的频率,用于破坏具有较硬稠度的堵塞血栓2,而另一个是相对低的频率,用于破坏具有较软稠度的堵塞血栓2)。第一流体共振器56a和第二流体共振器56b可以与压力致动阀54机械地脱离。
现在参考图8A和图8B,将描述被动压力振荡组件44a的一个实施方式。被动压力振荡组件44a包括经由入口端口50流体地耦接到加压流体源16的入口通道60,以及经由出口端口52流体地耦接到抽吸流动路径46的出口通道62。被动压力振荡组件44a还包括经由入口通道60流体地耦接到入口端口50的座64的形式的阀密封件,可操作地与阀座64相关联的阀盘66的形式的可移动阀元件,以及经由出口通道62和出口端口52流体地耦接在阀座64和抽吸流动路径46之间的扩大流动腔68。阀盘66配置为在密封阀座64的关闭位置(在此情况下,在阀座64内(见图8A))和远离阀座64的打开位置(在此情况下,在阀座64的外部(见图8B))之间交替地移位。被动压力振荡组件44a还包括复位弹簧70,该复位弹簧固定在扩大流动腔68内并且机械地耦接到阀盘66,用于以将阀盘66保持在阀座64内的关闭位置的方式向阀盘66施加偏压力,直到被动压力振荡组件44a被触发以从正常模式切换到振荡模式,如将在下面进一步详细描述的。
阀盘66和阀座64具有相同的几何轮廓(在此情况下,是扁平的梯形横截面),使得阀盘66当在阀座64内处于关闭位置时(见图8A)密封阀座64,以防止源自加压流体源16的流体(在此情况下,是经由入口端口50引入到入口通道60中的流体)流入扩大流动腔68。扩大流动腔68的几何轮廓大于阀盘66的几何轮廓,使得阀盘66当处于阀座64外部的打开位置并且在扩大流动腔68内时(见图8B),允许源自加压流体源16的流体(在此情况下,是经由入口端口50引入到入口通道60中的流体)流入扩大流动腔68,通过出口通道62,并且经由出口端口52进入抽吸流动路径46。
响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞,或者系统10的抽吸回路中出现异常,在抽吸流动路径46中出现无流动或低流动状态,结果,抽吸流动路径46中的绝对压力下降到在入口端口50(以及因此入口通道60)和出口端口52(以及因此扩大流动腔68)之间产生负激活压差的水平,这导致入口通道60中的流体向阀盘66施加克服由复位弹簧70施加到阀盘66的偏压力的反向力。结果,阀盘66从关闭位置(见图8A)移位到打开位置(见图8B)。被动压力振荡组件44a的负激活压差将基于暴露于入口通道60中的流体的阀盘66的面积(负激活压差将与阀盘66的暴露面积成比例地减小)和复位弹簧70的弹簧常数(负作用压差将与复位弹簧70的弹簧常数成比例地增加)。因此,被动压力振荡组件44a的负激活压差可以通过明智地选择阀盘66的暴露面积和复位弹簧70的弹簧常数来选择。
被动压力振荡组件44a以这样的方式设计,使得一旦阀盘66从关闭位置移位到打开位置(即,阀“破裂”),被动压力振荡组件44a就共振(即,阀盘66在关闭位置和打开位置之间交替地切换(振荡)。此时,被动压力振荡组件44a已经被触发以从正常模式切换到振荡模式。
特别地,选择由复位弹簧70施加到阀盘66的偏压力,由入口通道60中的流体施加到阀盘66的反向力,以及阀盘66的质量,使得阀盘66以预定频率(例如,在100Hz-400Hz的范围内)在关闭位置和打开位置之间振荡。
即,当阀盘66最初到达完全打开位置时,由从入口通道60流过阀座64并进入扩大流动腔68的流体施加到阀盘66的反向力下降到一定水平,使得由复位弹簧70施加的偏压力克服施加到阀盘66的反向流体力和阀盘66的动量。结果,阀盘66在阀座64内从打开位置移回到关闭位置(见图8A)。此时,从加压流体源16进入抽吸流动路径46的流体的瞬时流动(经由入口端口50、入口通道60、阀座64、扩大流动腔68、出口通道62和出口端口52)已经导致入口端口50和出口端口52之间的负压差增加。然而,因为阀盘66现在处于关闭位置,从而防止流体从加压流体源16流到抽吸流动路径46、入口端口50和出口端口52之间的负压差减小,直到其达到负激活压差,导致由入口通道60中的流体施加到阀盘66的反向力上升到克服由复位弹簧70施加到阀盘66的偏压力的水平。结果,阀盘66从关闭位置移位回到打开位置(见图8B)。阀盘66继续以此方式在关闭位置(见图8A)和打开位置(见图8B)之间交替地移位,直到堵塞物从抽吸导管12的抽吸管道24去除,或者系统10的抽吸回路中的异常被解决。
阀盘66振荡的频率取决于阀盘66的质量(振荡频率随着阀盘66的质量增加而减小),复位弹簧70的弹簧常数(振荡频率随着复位弹簧70的弹簧常数增加而增加),阀座64的长度(振荡频率随着阀座64的长度减小而增加),以及阀座64和阀盘66之间的摩擦的阻尼效应和从入口通道60流过阀座64并进入阀盘66上的扩大流动腔68的流体的动态力(振荡频率随着阻尼效应增加而减小)。因此,考虑到阀座64和阀盘66之间的摩擦以及从入口通道60通过阀座64进入扩大流动腔68的流体流动相关压降对阀盘66的阻尼效应,可以通过明智地选择阀盘66的质量、复位弹簧70的弹簧常数、阀座64的长度和弹簧70的预压缩长度,来选择阀盘66振荡(即,被动压力振荡组件44a的共振)的频率。这种阻尼效应本身可以通过改变入口端口50、出口端口52、入口通道60和出口通道62的设计尺寸和几何形状来调节。
响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞物的去除,或者系统10的抽吸回路中的异常的解决,抽吸流动路径46中的绝对压力增加到在入口端口50(以及因此入口通道60)和出口端口52(以及因此扩大流动腔68)之间产生负停止压差的水平,这防止入口通道60中的流体向阀盘66施加克服由复位弹簧70施加到阀盘66的偏压力的反向力。即,当阀盘66处于关闭位置时,由于抽吸流动路径46的自由流动状态,入口端口50和出口端口52之间的负压差将永远不会下降到负激活压差以下。结果,由复位弹簧70施加的偏压力将阀盘66保持在关闭位置。此时,被动压力振荡组件44a已经被触发以从振荡模式切换回到正常模式。
应注意,图8A和图8B所示的被动压力振荡组件44a拓扑地包括彼此机械耦接的压力致动阀54和流体共振器56(图5所示)。即,阀座64和可移动阀盘66形成压力致动阀54,而阀盘66、扩大流动腔68和复位弹簧70形成流体共振器56,其中压力致动阀54和流体共振器56经由阀盘66彼此机械地耦接。在此实施方式中,因为阀盘66形成压力致动阀54和流体共振器56两者的一部分,所以负激活压差和负停止压差与共振频率必须相对于彼此适当地设计,并且因此可能不能够独立地优化,尽管被动压力振荡组件44a的所得设计可能在机械上是简单的。
现在参考图9A和图9B,将描述被动压力振荡组件44B的另一实施方式。被动压力振荡组件44b类似于图8A和图8B所示的被动压力振荡组件44a,除了被动压力振荡组件44b包括相对于其相互作用的可移动阀元件的长阀密封件以外,使得其共振频率比被动压力振荡组件44a的共振频率慢得多。
特别地,被动压力振荡组件44b包括经由入口端口50流体地耦接到加压流体源16的入口通道80,以及经由出口端口52流体地耦接到抽吸流动路径46的出口通道82。被动压力振荡组件44b还包括经由入口通道80流体地耦接到入口端口50的阀筒84形式的阀密封件,与阀筒84操作地相关联的阀盘86形式的可移动阀元件,以及经由出口通道62和出口端口52流体地耦接在阀筒84和抽吸流动路径46之间的扩大流动腔88。阀盘86配置为在密封在阀筒84内的关闭位置(见图9A)和驻留在扩大流动腔88内的打开位置(见图9B)之间交替地移位。被动压力振荡组件44b还包括复位弹簧90,该复位弹簧设置在扩大流动腔88和出口通道82之间的弹簧腔92中,并且经由固定到阀盘86的凸台94机械地耦接到阀盘86,用于以将阀盘86保持在阀筒84内的关闭位置的方式向阀盘86施加偏压力,直到被动压力振荡组件44b被触发以从正常模式切换到振荡模式。
阀盘86和阀筒84具有相同的几何轮廓(在此情况下,本质上是圆柱形的),使得阀盘86在处于阀筒84内的关闭位置时(见图9A)密封抵靠阀筒84,以防止源自加压流体源16的流体(在此情况下,是已经经由入口端口50引入到入口通道80中的流体)流入扩大流动腔88。扩大流动腔88的几何轮廓大于阀盘86的几何轮廓,使得阀盘86在处于阀筒84外的打开位置并且在扩大流动腔88内时(见图9B),允许源自加压流体源16的流体(在此情况下,是已经经由入口端口50引入到入口通道80中的流体)流入扩大流动腔88,通过出口通道82,并且经由出口端口52进入抽吸流动路径46。
响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞,或者系统10的抽吸回路中出现异常,在抽吸流动路径46中出现无流动或低流动状态,结果,抽吸流动路径46中的绝对压力下降到在入口端口50(以及因此阀筒84)和出口端口52(以及因此扩大流动腔88)之间产生负激活压差的水平,这导致入口通道80中的流体向阀盘86施加克服由复位弹簧90施加到阀盘86的偏压力的反向力。结果,阀盘86从关闭位置(见图9A)移位到打开位置(见图9B)。被动压力振荡组件44b的负激活压差将基于暴露于阀筒84中的流体的阀盘86的面积(负激活压差将与阀盘86的暴露面积成比例地减小)和复位弹簧90的弹簧常数(负作用压差将与复位弹簧90的弹簧常数成比例地增加)。因此,被动压力振荡组件44b的负激活压差可以通过明智地选择阀盘86的暴露面积和复位弹簧90的弹簧常数来选择。
被动压力振荡组件44b以这样的方式设计,使得一旦阀盘86从关闭位置移位到打开位置(即,阀“破裂”),被动压力振荡组件44b就共振(即,阀盘86在关闭位置和打开位置之间交替地切换(振荡))。此时,被动压力振荡组件44b已经被触发以从正常模式切换到振荡模式。
特别地,选择由复位弹簧90施加到阀盘86的偏压力,由阀筒84中的流体施加的反向力,以及阀盘86的质量,使得阀盘86以预定频率(例如,在100Hz-200Hz的范围内)在关闭位置和打开位置之间振荡。
即,当阀盘86完全到达打开位置时,由从入口通道80流过阀筒84并进入扩大流动腔88的流体施加到阀盘86的反向力下降到一定水平,使得由复位弹簧90施加的偏压力克服施加到阀盘86的反向流体力和阀盘86的动量。结果,阀盘86在阀筒84内从打开位置移位回到关闭位置中(见图9A)。此时,从加压流体源16进入抽吸流动路径46的流体的瞬时流动(经由入口端口50、入口通道80、阀筒84、扩大流动腔88、弹簧腔92、出口通道82和出口端口52)已经导致入口端口50和出口端口52之间的负压差增加。然而,因为阀盘86现在处于关闭位置,从而防止流体从加压流体源16流到抽吸流动路径46,所以入口端口50和出口端口52之间的负压差减小,直到其达到负激活压差,导致由阀筒84中的流体施加到阀盘86的反向力上升到克服由复位弹簧90施加到阀盘86的偏压力的水平。结果,阀盘86再次从关闭位置移位到打开位置(见图9B)。阀盘86继续以此方式在关闭位置(见图9A)和打开位置(见图9B)之间交替地移位,直到从抽吸导管12去除堵塞物,或者系统10的抽吸回路中的异常被解决。
阀盘86振荡的频率取决于阀盘86的质量(振荡频率随着阀盘86的质量增加而减小),复位弹簧90的弹簧常数(振荡频率随着复位弹簧90的弹簧常数增加而增加),阀筒84的长度(振荡频率随着阀座64的长度减小而增加),以及阀筒84和阀盘86之间的摩擦的阻尼效应和从入口通道60流过阀筒84并进入阀盘86上的扩大流动腔88的流体的动态力(振荡频率随着阻尼效应增加而减小)。因此,考虑到阀筒84和阀盘86之间的摩擦以及从入口通道80通过阀筒84进入扩大流动腔88的流体对阀盘86的阻尼效应,可以通过明智地选择阀盘86的质量和复位弹簧90的弹簧常数,阀筒84的长度以及弹簧90的预压缩长度,来选择阀盘86振荡(即,被动压力振荡组件44b的共振)的频率。这种阻尼效应本身可以通过改变入口端口50,出口端口52,入口通道80和出口通道82的设计尺寸和几何形状来调节。
响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞物的去除,或者系统10的抽吸回路中的异常的解决,抽吸流动路径46中的绝对压力增加到在入口端口50(以及因此阀筒84)和出口端口52(以及因此扩大流动腔88)之间产生负激活压差的水平,这防止入口通道80中的流体向阀盘86施加克服由复位弹簧90施加到阀盘86的偏压力的反向力。即,当可移动阀筒86处于关闭位置时,由于抽吸流动路径46的自由流动状态,入口端口50和出口端口52之间的负压差将永远不会下降到负激活压差以下。结果,由复位弹簧90施加的偏压力将阀盘86保持在关闭位置。此时,被动压力振荡组件44b已经被触发以从振荡模式切换到正常模式。
应注意,图9A和图9B所示的被动压力振荡组件44b拓扑地包括彼此机械耦接的压力致动阀54和流体共振器56(图5所示)。即,阀筒84和阀盘86形成压力致动阀54,而阀盘86,扩大流动腔88和复位弹簧90形成流体共振器56,其中压力致动阀54和流体共振器56经由阀盘86彼此机械地耦接。在此实施方式中,因为阀盘86形成压力致动阀54和流体共振器56两者的一部分,所以负激活压差和负停止压差与共振频率必须相对于彼此适当地设计,并且因此可能不能够独立地优化,尽管被动压力振荡组件44b的所得设计可能在机械上是简单的。
现在参考图10A至图10D,将描述被动压力振荡组件44c的又一实施方式。被动压力振荡组件44c类似于图6A和图6B所示的被动压力振荡组件44a,除了被动压力振荡组件44c包括附加的振荡增强机构以外,该附加的振荡增强机构确保只要抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞保持,或者系统10的抽吸回路中的异常不被解决,被动压力振荡组件44c就保持在振荡模式。
被动压力振荡组件44c包括经由入口端口50流体地耦接到加压流体源16的入口通道100,以及经由出口端口52流体地耦接到抽吸流动路径46的出口通道102。被动压力振荡组件44c还包括座104形式的阀密封件,与阀座104可操作地相关联的阀盘106形式的可移动阀元件,以及经由出口通道102和出口端口52将阀座104流体地耦接到抽吸流动路径46的扩大流动腔108。阀盘106配置为在密封阀座104的关闭位置(在此情况下,在阀座104内(见图10A和图10D))和远离阀座104的打开位置(在此情况下,在阀座104外(见图10B和图10C))之间交替地移位。被动压力振荡组件44c还包括复位弹簧110,该复位弹簧设置在扩大流动腔108中并且机械地耦接到阀盘106,用于以将阀盘106保持在阀座104内的关闭位置的方式向阀盘106施加偏压力,直到被动压力振荡组件44c被触发以从正常模式切换到振荡模式。
被动压力振荡组件44c还包括柱塞腔114、可滑动地设置在柱塞腔114内的柱塞头116、轮廓减小的中心腔118、设置在柱塞腔114和轮廓减小的中心腔118之间的柱塞挡块120、以及经由固定到柱塞头116的凸台124机械地耦接到柱塞头116的另一复位弹簧122、用于向柱塞头116施加偏压力以保持柱塞头116远离柱塞挡块120。在所示的实施方式中,轮廓减小的中心腔118的轮廓小于柱塞腔114的轮廓,使得柱塞挡块120由柱塞腔114的邻近轮廓减小的中心腔118的壁形成。柱塞头116具有延伸通过柱塞头116的流体压力平衡通道126。柱塞腔114流体地耦接在阀座104和柱塞腔114之间,使得阀座104总是经由延伸通过柱塞头116的流体压力平衡通道126与入口端口50流体连通,并且源自加压流体源16的流体可流入轮廓减小的中心腔118。因此,延伸通过柱塞头116的流体压力平衡通道126用于平衡加压流体源16和轮廓减小的中心腔118之间的压力。
阀盘106和阀座104具有相同的几何轮廓(在此情况下,是扁平的梯形截面),使得阀盘106当处于阀座104内的关闭位置时(见图10A和图10D),防止源自加压流体源16的流体(在此情况下,是已经从入口通道100经由入口端口50并通过柱塞头116的流体压力平衡通道126引入到轮廓减小的中心腔118中的流体)流入扩大流动腔108。扩大流动腔108的几何轮廓比阀盘106的几何轮廓大,使得阀盘106当处于阀座104外部和扩大流动腔108内部的打开位置时(见图10B和图10C),允许源自加压流体源16的流体(在此情况下,是已经从入口端口50和入口通道100经由流体压力平衡通道126引入到柱塞腔114中的流体)通过出口通道102流入扩大流动腔108,并且经由出口端口52进入抽吸流动路径46。柱塞头116和柱塞腔114具有相同的几何轮廓(在此情况下,本质上是圆柱形的),源自加压流体源16的这种流体仅可经由柱塞头116的流体压力平衡通道126进入轮廓减小的中心腔118。
响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞,或者系统10的抽吸回路中出现异常,在抽吸流动路径46中出现无流动或低流动状态,结果,抽吸流动路径46中的绝对压力下降到在入口端口50(以及因此轮廓减小的中心腔118)和出口端口52(以及因此扩大流动腔108)之间产生负激活压差的水平,这导致柱塞腔114中的流体以及因此轮廓减小的中心腔118中的流体向阀盘106施加克服由复位弹簧110施加到阀盘106的偏压力的反向力。结果,阀盘106从关闭位置(见图10A)移位到打开位置(见图10B)。被动压力振荡组件44c的负激活压差将基于暴露于入口通道100中的流体的阀盘106的面积(负激活压差将与阀盘106的暴露面积成比例地减小)和复位弹簧110的弹簧常数(负作用压差将与复位弹簧110的弹簧常数成比例地增加)。因此,被动压力振荡组件44c的负激活压差可以通过明智地选择阀盘106的暴露面积和复位弹簧110的弹簧常数来选择。
被动压力振荡组件44c以这样的方式设计,使得一旦阀盘106从关闭位置移位到打开位置(即,阀“破裂”),被动压力振荡组件44c就共振(即,阀盘106在关闭位置和打开位置之间交替地切换(振荡)。此时,被动压力振荡组件44c已经被触发以从正常模式切换到振荡模式。
特别地,选择由复位弹簧110施加到阀盘106的偏压力,由轮廓减小的中心腔118中的流体施加到阀盘106的反向力,以及阀盘106的质量,使得阀盘106以预定频率在关闭位置和打开位置之间振荡。此外,柱塞头116在柱塞腔114内的动态位移确保了阀盘106不会卡在打开位置,因为从轮廓减小的中心腔118流入扩大流动腔108的流体向阀盘106施加力。
特别地,当阀盘106从关闭位置移位到打开位置(见图10C)时,流体从柱塞头116前面的柱塞腔114流动,通过轮廓减小的中心腔118,通过阀座104,并且进入扩大流动腔108,导致柱塞头116在柱塞腔114内朝向轮廓减小的中心腔118移位,直到柱塞头116邻接柱塞挡块120,并且额外的流体从加压流体源16经由入口端口50和入口通道100流入柱塞头116后面的柱塞腔114。一旦柱塞头116邻接柱塞挡块120,流体从轮廓减小的中心腔118通过阀座104并进入扩大流动腔108的流动就大大减少,限制于流体通过柱塞头116流过流体压力平衡通道126。因此,由从轮廓减小的中心空腔118流过阀座104并进入扩大流动空腔108的流体施加到阀盘106的反向力下降到一定水平,使得由复位弹簧110施加的偏压力克服施加到阀盘106的反向流体力和阀盘106的动量。结果,阀盘106在阀座104内从打开位置移位回到关闭位置中(见图10D)。轮廓减小的中心腔118和柱塞腔114之间的流体压力经由通过柱塞头116的流体压力平衡通道126而平衡,从而使由柱塞腔114中的流体施加到柱塞头116的反向力下降到一定水平,使得由复位弹簧122施加的偏压力克服施加到柱塞头116的反向流体力和柱塞头116的动量。结果,柱塞头116在柱塞腔114内远离柱塞挡块120移位,并且返回到其中间位置(见图10A)。以此方式,与图8A至图8B所示的被动压力振荡组件44a和图9A至图9B所示的被动压力振荡组件44a相反,在该被动压力振荡组件中,流体不受阻碍地流过阀座,这在某些情况下可能导致阀盘保持打开,从而防止阀座在关闭位置和打开位置之间振荡,柱塞头116在柱塞腔114内的动作通过极大地减少通过阀座104的流体流动而防止阀盘106“粘着”在打开位置,否则这可能防止阀盘106在阀座104内恢复到其关闭位置。
阀盘106振荡的频率取决于柱塞头116在柱塞腔114内振荡的频率,这进而取决于柱塞头116的质量(振荡频率随着柱塞头116的质量增加而减小)、复位弹簧122的弹簧常数(振荡频率随着复位弹簧122的弹簧常数增加而增加)、平衡通道126的直径、柱塞腔114和柱塞头116之间的摩擦的阻尼效应、以及柱塞腔114内的流体的动态力,包括在柱塞腔114中的流体压力平衡期间流过柱塞头116的通道流体压力平衡通道126的流体(振荡频率随着阻尼效应增加而减小)。因此,阀盘106振荡(即,被动压力振荡组件44c的共振)的频率可以通过明智地选择柱塞头116的质量和复位弹簧122的弹簧常数以及平衡通道126的直径来选择,这是由于柱塞腔114和柱塞头116之间的摩擦以及轮廓减小的中心腔118内的流体的动力学对柱塞头116具有阻尼效应。这种阻尼效应本身可以通过改变入口端口50、出口端口52、入口通道100和出口通道102的设计尺寸来调节。
响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞的去除,或者系统10的抽吸回路中的异常的解决,抽吸流动路径46中的绝对压力增加到在入口端口50(以及因此入口通道100)和出口端口52(以及因此扩大流动腔108)之间产生负停止压差的水平,这防止轮廓减小的中心腔118中的流体向阀盘106施加克服由弹簧100施加到阀盘106的偏压力的反向力。即,当阀盘106处于关闭位置时,由于抽吸流动路径46的自由流动状态,入口端口50和出口端口52之间的负压差将永远不会降到负激活压差以下。结果,由复位弹簧110施加的偏压力将阀盘106保持在关闭位置。此时,被动压力振荡组件44c已经被触发以从振荡模式切换到正常模式。
虽然图8至图10所示的被动压力振荡组件44a至44c中的可移动阀元件已经被描述为阀盘,但是应理解,可移动阀元件可以具有任何合适的形式,其可与对应的阀密封件操作地相关联,用于交替地允许和防止源自加压流体源16的流体流过其中。例如,参考图11A和图11B,被动压力振荡组件44d的替代实施方式类似于图8A至图8B的被动压力振荡组件44A,除了可移动阀元件采取球的形式以外。
特别地,被动压力振荡组件44d包括经由入口端口50流体地耦接到加压流体源16的入口通道130,以及经由出口端口52流体地耦接到抽吸流动路径46的出口通道132。被动压力振荡组件44d还包括经由入口通道130流体地耦接到入口端口50的座134形式的阀密封件,与阀座134可操作地相关联的阀球136形式的可移动阀元件,以及经由出口通道132和出口端口52流体地耦接在阀座134和抽吸流动路径46之间的扩大流动腔138。阀球136配置为在密封阀座134的关闭位置(见图11A)和远离阀座64的打开位置(在此情况下是在阀座64的外部(见图11B))之间交替地移位。被动压力振荡组件44d还包括弹簧140,该弹簧固定在扩大流动腔138内并且机械地耦接到阀球136,用于以将阀球136保持在抵靠阀座134的关闭位置的方式向阀球136施加偏压力,直到被动压力振荡组件44d被触发以从正常模式切换到振荡模式,如将在下面进一步详细描述的。
阀座134的接触阀球136的表面优选地具有球形轮廓,使得阀球136当处于抵靠阀座134的关闭位置时(见图11A)密封阀座134,以防止源自加压流体源16的流体(在此情况下,是已经经由入口端口50引入到入口通道130中的流体)流入扩大流动腔138。扩大流动腔138的几何轮廓比阀球136的几何轮廓大,使得阀球136当处于远离阀座134的打开位置并且在扩大流动腔138内时(见图11B),允许源自加压流体源16的流体(在此情况下,是已经经由入口端口50引入到入口通道130中的流体)流入扩大流动腔138,通过出口通道132,并且经由出口端口52进入抽吸流动路径46。
响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞,或者系统10的抽吸回路中出现异常,在抽吸流动路径46中出现不流动或低流动状态,结果,抽吸流动路径46中的绝对压力下降到在入口端口50(以及因此入口通道130)和出口端口52(以及因此扩大流动腔138)之间产生负激活压差的水平,这导致入口通道130中的流体向阀球136施加克服由弹簧140施加到阀球136的偏压力的反向力。结果,阀球136从关闭位置(见图11A)移位到打开位置(见图11B)。被动压力振荡组件44d的负激活压差将基于暴露于入口通道130中的流体的阀球136的面积(负激活压差将与阀球136的暴露面积成比例地减小)和弹簧140的弹簧常数(负作用压差将与弹簧140的弹簧常数成比例地增加)。因此,被动压力振荡组件44d的负激活压差可以通过明智地选择阀球136的暴露面积和弹簧140的弹簧常数来选择。
被动压力振荡组件44d以这样的方式设计,使得一旦阀球136从关闭位置移位到打开位置(即,阀“破裂”),被动压力振荡组件44d就共振(即,阀球136在关闭位置和打开位置之间交替地切换(振荡)。此时,被动压力振荡组件44d已经被触发以从正常模式切换到振荡模式。
特别地,选择由弹簧140施加到阀球136的偏压力,由入口通道130中的流体施加到阀球136的反向力,以及阀球136的质量,使得阀球136以预定频率(例如320Hz-400Hz)在关闭位置和打开位置之间振荡。
即,当阀球136最初到达完全打开位置时,由从入口通道60流过阀座134并进入扩大流动腔138的流体施加到阀球136的反向力下降到一定水平,使得由弹簧140施加的偏压力克服施加到阀球136的反向流体力和阀球136的动量。结果,阀球136从阀座134内的打开位置移位回到关闭位置(见图11A)。此时,从加压流体源16进入抽吸流动路径46的流体的瞬时流动(经由入口端口50、入口通道130、阀座134、扩大流动腔138、出口通道132和出口端口52)已经导致入口端口50和出口端口52之间的负压差增加。然而,因为阀球136现在处于关闭位置,从而防止流体从加压流体源16流到抽吸流动路径46,所以入口端口50和出口端口52之间的负压差减小,直到其达到负激活压差,从而导致由入口通道60中的流体施加到阀球136的反向力上升到克服由弹簧140施加到阀球136的偏压力的水平。结果,阀球136从关闭位置移位回到打开位置(见图11B)。阀球136以此方式继续在关闭位置(见图11A)和打开位置(见图11B)之间交替地移位,直到堵塞物从抽吸导管12的抽吸管道24去除,或者系统10的抽吸回路中的异常被解决。
阀球136振荡的频率取决于阀球136的质量(振荡频率随着阀球136的质量增加而减小),弹簧140的弹簧常数(振荡频率随着弹簧140的弹簧常数增加而增加),以及从入口通道130流过阀座134并进入扩大流动腔138的流体的动态力对阀球136的阻尼效应(振荡频率随着阻尼效应增加而减小)。因此,阀球136振荡(即,被动压力振荡组件44a的共振)的频率可以通过明智地选择阀球136的质量,弹簧140的弹簧常数,阀座134的长度和弹簧140的预压缩长度来选择,这是由于从入口通道130流过阀座134并进入扩大流动腔138的流体对阀球136的阻尼效应。这种阻尼效应本身可以通过改变入口端口50、出口端口52、入口通道130和出口通道132的设计尺寸和几何形状来调节。
响应于抽吸导管12的抽吸管道24中的堵塞的去除,或者系统10的抽吸回路中的异常的解决,抽吸流动路径46中的绝对压力增加到在入口端口50(以及因此入口通道130)和出口端口52(以及因此扩大流动腔138)之间产生负停止压差的水平,这防止入口通道130中的流体向阀球136施加克服由弹簧140施加到阀球136的偏压力的反向力。即,当阀球136处于关闭位置时,由于抽吸流动路径46的自由流动状态,入口端口50和出口端口52之间的负压差将永远不会降到负激活压差以下。结果,由弹簧140施加的偏压力将阀球136保持在关闭位置。此时,被动压力振荡组件44d已经被触发以从振荡模式切换回到正常模式。
应注意,图11A和图11B所示的被动压力振荡组件44d拓扑地包括彼此机械耦接的压力致动阀54和流体共振器56(图5所示)。即,阀座134和可移动阀球136形成压力致动阀54,而阀球136、扩大流动腔138和弹簧140形成流体共振器56,其中压力致动阀54和流体共振器56经由阀球136彼此机械地耦接。在此实施方式中,因为阀球136形成压力致动阀54和流体共振器56两者的一部分,所以负激活压差和负停止压差与共振频率必须相对于彼此适当地设计,并且因此可能不能够独立地优化,尽管被动压力振荡组件44d的所得设计可能在机械上是简单的。
现在参考图12,将描述一种操作抽吸系统10以从患者的脉管系统1抽吸堵塞物2的方法150。方法150包括将抽吸导管12引入到患者的脉管系统1中,直到导管主体22的远端30邻近堵塞物2(步骤152)。接下来,操作抽吸源14以在抽吸导管12和抽吸源14之间产生抽吸流动路径46,以主动地摄取堵塞物2,同时以正常模式操作被动压力振荡组件44,从而防止加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通(步骤154)。因此,此时尽可能有效地执行堵塞物2的抽吸。
可选地,被动压力振荡组件44响应于堵塞物2的主动摄取(例如,如果抽吸流动路径46中的绝对压力下降到在加压流体源44和抽吸流动路径46之间产生小于-50kPa的第一负激活压差的水平)而被触发以从正常模式切换到第一振荡模式,使得加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通以增强堵塞物2的主动摄取的合适的振幅和频率(例如,高频,低幅)脉动(步骤156)。加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通的高频低幅脉动可以使对抽吸流动路径46的干扰最小化,使得堵塞物2的主动摄取可以是尽可能有效的。
接下来,如果在抽吸导管12的抽吸管道24中发生堵塞(例如,如果抽吸流动路径46中的绝对压力下降到在加压流体源44和抽吸流动路径46之间产生小于-55kPa的第二负激活压差的水平)(步骤158),则触发被动压力振荡组件44以从正常模式(或可选地第一振荡模式)切换到(第二)振荡模式,使得加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通以增强清除堵塞物的合适的振幅和频率(例如,低频、高幅)脉动(步骤160)。可选地,加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通可以以不同的频率同时脉动。如果在抽吸导管12的抽吸管道24中没有发生堵塞(例如,如果抽吸流动路径46中的绝对压力没有下降到在加压流体源44和抽吸流动路径46之间产生小于-55kPa的第二负激活压差的水平)(步骤158),则被动压力振荡组件44保持在正常模式(或可选地处于第一振荡模式)直到堵塞物2被完全摄取。
如果在抽吸导管12的抽吸管道24中确实发生堵塞,并且这种堵塞已经被去除,或者抽吸系统10的抽吸回路中的异常已经解决(例如,如果抽吸流动路径46中的绝对压力升高到在加压流体源44和抽吸流动路径46之间产生负停止压差的水平,该负停止压差大于负激活压差,优选地大10kPa-25kPa)(步骤162),则触发被动压力振荡组件44以从振荡模式切换到正常模式,使得再次防止加压流体源16和抽吸流动路径46之间的流体连通,并且抽吸过程继续(步骤164)。如果在抽吸导管12的抽吸管道24中确实发生堵塞,并且这种堵塞还没有被去除,或者抽吸系统10的抽吸回路中的异常还没有解决(例如,如果抽吸流动路径46中的绝对压力没有上升到在加压流体源44和抽吸流动路径46之间产生负停止压差的水平,该负停止压差大于负激活压差,优选地大10kPa-25kPa),则被动压力振荡组件44保持在(第二)振荡器模式,直到堵塞物2已经被去除,或者抽吸系统10的抽吸回路中的异常已经解决。
Claims (40)
1.一种用于与抽吸导管、抽吸源和加压流体源一起使用的歧管,所述歧管包括:
抽吸出口,配置为流体地耦接所述抽吸源;
抽吸入口,配置为流体地耦接到所述抽吸导管,使得在所述抽吸导管和所述抽吸源之间形成抽吸流动路径;
减压入口,配置为流体地耦接到所述加压流体源;以及
被动压力振荡组件,流体地耦接在所述减压入口和所述抽吸流动路径之间,所述被动压力振荡组件配置为在正常模式和振荡模式之间操作,所述正常模式防止所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通,所述振荡模式使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通脉动,其中,所述被动压力振荡组件配置为响应于所述抽吸导管中的堵塞而被触发以从所述正常模式切换到所述振荡模式。
2.根据权利要求1所述的歧管,其中,在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间脉动的流体连通导致压力脉冲在所述抽吸流动路径中传播。
3.根据权利要求1或2所述的歧管,其中,所述加压流体源包括环境空气。
4.根据权利要求1或2所述的歧管,其中,所述加压流体源包括容纳液体的贮存器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的歧管,其中,所述被动压力振荡组件配置为响应于从所述抽吸导管去除堵塞而被触发,以从所述振荡模式切换到所述正常模式。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的歧管,其中,所述被动压力振荡组件包括:
压力致动阀,配置为响应于所述抽吸导管中的堵塞而打开,从而允许源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀;以及
流体共振器,配置为响应于源自所述加压流体源的流体通过所述压力致动阀的流动而共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通脉动。
7.根据权利要求6所述的歧管,其中,所述压力致动阀和所述流体共振器彼此机械地耦接。
8.根据权利要求6所述的歧管,其中,所述压力致动阀和所述流体共振器彼此机械地脱离。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的歧管,其中,所述流体共振器配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而以第一频率共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通以所述第一频率脉动,其中,所述压力致动阀还包括另一流体共振器,其配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而以不同于所述第一频率的第二频率共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通以所述第二频率脉动。
10.一种抽吸系统,包括:
根据权利要求1至9中任一项所述的歧管;
所述抽吸源,耦接到所述抽吸出口;
所述抽吸导管,耦接到所述抽吸入口;以及
所述加压流体源,耦接到所述减压入口。
11.一种用于与抽吸导管、抽吸源和加压流体源一起使用的歧管,所述歧管包括:
抽吸出口,配置为流体地耦接到所述抽吸源;
抽吸入口,配置为流体地耦接到所述抽吸导管,使得在所述抽吸导管和所述抽吸源之间形成抽吸流动路径;
减压入口,配置为流体地耦接到所述加压流体源;以及
被动压力振荡组件,流体地耦接在所述减压入口和所述抽吸流动路径之间,所述被动压力振荡组件包括流体地耦接到所述减压入口的入口端口和流体地耦接到所述抽吸流动路径的出口端口,所述被动压力振荡组件配置为在正常模式和振荡模式之间操作,所述正常模式防止所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通,所述振荡模式使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通脉动,其中,所述被动压力振荡组件配置为响应于所述抽吸流动路径中的绝对压力的下降而被触发以从所述正常模式切换到所述振荡模式,所述绝对压力的下降在所述入口端口和所述出口端口之间产生等于或小于-55kPa的负激活压差。
12.根据权利要求11所述的歧管,其中,在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间脉动的流体连通导致压力脉冲在所述抽吸流动路径中传播。
13.根据权利要求11或12所述的歧管,其中,所述加压流体源包括环境空气。
14.根据权利要求11或12所述的歧管,其中,所述加压流体源包括容纳液体的贮存器。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的歧管,其中,所述加压流体源包括容纳液体的贮存器,并且其中,所述负激活压差在-55kPa至-95kPa的范围内。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的歧管,其中,所述被动压力振荡组件配置为响应于所述抽吸流动路径中的绝对压力增加到停止压力而被触发,以从所述振荡模式切换到所述正常模式,所述停止压力在所述入口端口和所述出口端口之间产生大于所述负激活压差的负停止压差。
17.根据权利要求16所述的歧管,其中,所述负停止压差比所述负激活压差大10kPa至25kPa。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的歧管,其中,所述被动压力振荡组件包括:
压力致动阀,配置为响应于所述入口端口和所述出口端口之间的负激活压差而打开,从而允许源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀;以及
流体共振器,配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通脉动。
19.一种抽吸系统,包括:
根据权利要求11至18中任一项所述的歧管;
所述抽吸源,耦接到所述抽吸出口;
所述抽吸导管,耦接到所述抽吸入口;以及
所述加压流体源,耦接到所述减压入口。
20.一种抽吸系统,包括:
抽吸导管;
抽吸源,流体地耦接到所述抽吸导管,以在所述抽吸导管和所述抽吸源之间产生抽吸流动路径;
加压流体源;以及
被动压力振荡组件,流体地耦接在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间,所述被动压力振荡组件配置为在正常模式和振荡模式之间操作,所述正常模式防止所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通,所述振荡模式使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通脉动,其中,所述被动压力振荡组件配置为响应于所述抽吸导管中的堵塞而被触发,以从所述正常模式切换到所述振荡模式。
21.根据权利要求20所述的抽吸系统,其中,在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间脉动的流体连通导致压力脉冲在所述抽吸流动路径中传播。
22.根据权利要求20或21所述的抽吸系统,其中,所述加压流体源包括环境空气或容纳液体的贮存器。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的抽吸系统,其中,所述被动压力振荡组件配置为响应于从所述抽吸导管去除堵塞而被触发,以从所述振荡模式切换到所述正常模式。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的抽吸系统,其中,所述被动压力振荡组件包括:
压力致动阀,配置为响应于所述抽吸导管中的堵塞而打开,从而允许源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀;以及
流体共振器,配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通脉动。
25.根据权利要求24所述的抽吸系统,其中,所述压力致动阀和所述流体共振器彼此机械地耦接。
26.根据权利要求24所述的抽吸系统,其中,所述压力致动阀和所述流体共振器彼此机械地脱离。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的抽吸系统,其中,所述流体共振器配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而以第一频率共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通以所述第一频率脉动,其中,所述压力致动阀还包括另一流体共振器,其配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而以不同于所述第一频率的第二频率共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通以所述第二频率脉动。
28.根据权利要求20至23中任一项所述的抽吸系统,其中,所述被动压力振荡组件包括:
阀密封件,流体地耦接到所述加压流体源;
可移动阀元件;
扩大流动腔,流体地耦接到所述抽吸流动路径,所述扩大流动腔的轮廓比所述可移动阀元件的轮廓大;以及
弹簧,配置为向所述可移动阀元件施加偏压力,以将所述可移动阀元件抵靠所述阀密封件保持在关闭位置,以防止源自所述加压流体源的流体流入所述扩大流动腔,其中,所述可移动阀元件配置为响应于所述抽吸导管中的堵塞而从所述关闭位置移位到远离所述阀密封件的打开位置并进入所述扩大流动腔,以允许源自所述加压流体源的流体流动通过所述阀密封件、通过所述扩大流动腔并进入所述抽吸流动路径,所述堵塞导致源自所述加压流体源的流体向所述可移动阀元件施加克服由所述弹簧施加到所述可移动阀元件的偏压力的反向力;
其中,选择由所述弹簧施加到所述可移动阀元件的所述偏压力、选择由源自所述加压流体源的流体施加的所述反向力以及选择所述可移动阀元件的质量,使得所述可移动阀元件在所述关闭位置和所述打开位置之间振荡。
29.根据权利要求28所述的抽吸系统,其中,所述可移动阀元件包括盘,并且所述阀密封件包括阀筒。
30.一种抽吸系统,包括:
抽吸导管;
抽吸源,流体地耦接到所述抽吸导管,以在所述抽吸导管和所述抽吸源之间产生抽吸流动路径;
加压流体源;以及
被动压力振荡组件,流体地耦接在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间,所述被动压力振荡组件配置为在防止所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通的正常模式与使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通脉动的振荡模式之间操作,其中,所述被动压力振荡组件配置为响应于所述抽吸流动路径中的绝对压力的下降而被触发,以从所述正常模式切换到所述振荡模式,所述绝对压力的下降在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间产生等于或小于-55kPa的负激活压差。
31.根据权利要求40所述的抽吸系统,其中,在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间脉动的流体连通导致压力脉冲在所述抽吸流动路径中传播。
32.根据权利要求30或31所述的抽吸系统,其中,所述加压流体源包括环境空气或容纳液体的贮存器。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的抽吸系统,其中,所述负激活压差在-55kPa到-95kPa的范围内。
34.根据权利要求30至33中任一项所述的抽吸系统,其中,所述被动压力振荡组件配置为响应于所述抽吸流动路径中的绝对压力增加到停止压力而被触发以从所述振荡模式切换到所述正常模式,所述停止压力在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间产生大于所述负激活压差的负停止压差。
35.根据权利要求34所述的抽吸系统,其中,所述负停止压差比所述负激活压差大10kPa至25kPa。
36.根据权利要求30至35中任一项所述的抽吸系统,其中,所述被动压力振荡组件包括:
压力致动阀,配置为响应于所述抽吸流动路径中的绝对压力的下降而打开,所述绝对压力的下降在所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间产生等于或小于-55kPa的负激活压差,从而允许源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀;以及
流体共振器,配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通脉动。
37.根据权利要求36所述的抽吸系统,其中,所述压力致动阀和所述流体共振器彼此机械地耦接。
38.根据权利要求36或37所述的抽吸系统,其中,所述流体共振器配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而以第一频率共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通以所述第一频率脉动,其中,所述压力致动阀还包括另一流体共振器,其配置为响应于源自所述加压流体源的流体流过所述压力致动阀而以不同于所述第一频率的第二频率共振,从而使所述加压流体源和所述抽吸流动路径之间的流体连通以所述第二频率脉动。
39.根据权利要求30至35中任一项所述的抽吸系统,其中,所述被动压力振荡组件包括:
阀密封件,流体地耦接到所述加压流体源;
可移动阀元件;
扩大流动腔,流体地耦接到所述抽吸流动路径,所述扩大流动腔的轮廓比所述可移动阀元件的轮廓大;以及
弹簧,配置为向所述可移动阀元件施加偏压力以将所述可移动阀元件抵靠所述阀密封件保持在关闭位置,以防止源自所述加压流体源的流体流入所述扩大流动腔,其中,所述可移动阀元件配置为用于响应于所述抽吸流动路径中的绝对压力的下降而从所述关闭位置移位到远离所述阀密封件的打开位置并进入所述扩大流动腔,以允许源自所述加压流体源的流体流动通过所述阀密封件、通过所述扩大流动腔并进入所述抽吸流动路径,所述绝对压力的下降导致源自所述加压流体源的流体向所述可移动阀元件施加克服由所述弹簧施加到所述可移动阀元件的偏压力的反向力;
其中,选择由所述弹簧施加到所述可移动阀元件的所述偏压力、选择由源自所述加压流体源的流体施加的所述反向力以及选择所述可移动阀元件的质量,使得所述可移动阀元件在所述关闭位置和所述打开位置之间振荡。
40.根据权利要求39所述的抽吸系统,其中,所述被动压力振荡组件还包括:
柱塞腔,设置在所述阀密封件和所述加压流体源之间;
柱塞头,能滑动地设置在所述柱塞腔内,所述柱塞头具有延伸通过所述柱塞头的通道,使得所述阀密封件流体地耦接到所述加压流体源,以平衡所述加压流体源和所述柱塞腔之间的压力;
另一弹簧,配置为向所述柱塞头施加偏压力,以保持所述可移动阀元件远离所述挡块;
其中,源自所述加压流体源的流体驻留在所述柱塞腔内,所述加压流体源响应于所述抽吸流动路径中的绝对压力的下降而向所述可移动阀元件施加所述反向力;
其中,流体从所述柱塞腔流动通过所述阀密封件、通过所述扩大流动腔并进入所述抽吸流动路径,导致来自所述加压流体源的流体向所述柱塞施加克服由所述另一弹簧施加到所述柱塞的偏压力的反向力,使得所述柱塞头在所述柱塞腔内移位,直到所述柱塞邻接所述挡块,从而防止流体从所述柱塞腔流动通过所述阀密封件、通过所述扩大流动腔并进入所述抽吸流动路径,并且允许由所述弹簧施加到所述可移动阀元件的偏压力将所述可移动阀元件从所述打开位置移位回到所述关闭位置;并且
其中,所述被动压力振荡组件还包括轮廓减小的中心腔,其流体地耦接在所述阀密封件和所述柱塞腔之间,其中,所述柱塞挡块由所述柱塞腔的邻近所述轮廓减小的中心腔的壁形成。
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