CN116547021A - 带有气体排空的医用注入装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于注入医用液体的注入装置(1),包括:‑布置在界定了上部空间(4b)和下部空间(4a)的内部空间(4)内的活塞(6),‑排空路径,所述排空路径从所述内部空间的下部空间(4a)到上部空间(4b)贯穿所述活塞(6),‑在所述排空路径的下部分(17a)与中间部分(17b)之间的选择器(24),所述选择器配置为选择性地允许气体穿过并且防止医用液体穿过所述选择器(24,50,60),‑清理阀(22),所述清理阀在所述排空路径的中间部分(17b)与所述排空路径的上部分(17c)之间并且配置为在阻挡构型与流通构型之间移动,所述流通构型需要所述中间部分(17b)中存在过压,所述过压由所述活塞(6)朝向所述本体(2)的下端行进而引起。

Description

带有气体排空的医用注入装置
技术领域
本发明总体上涉及医用流体的注入,并且更具体地,涉及一种用于将医用液体从医用液体容器注入到医用导管中的注入装置。
背景技术
注入装置通常用于将医用液体从医用液体容器注入到医用导管中。例如,70%的CT扫描诊断病例需要注入诸如碘化造影剂的医用液体。在约70%的病例中,这种注入是使用自动化造影剂注入器进行的。需要注入导管来将自动化注入器连接到患者。
专利申请US 20120209111公开了一种用于流体递送系统的囊式注射器,该囊式注射器包括柱形本体、帽-囊组件、布置在柱形本体中的柱塞元件以及将帽-囊组件固定至柱形本体的安装组件。柱形本体具有远端和近端并且限定了通孔。帽-囊组件适于连接至柱形本体的远端,并且包括帽体和囊。帽体限定了内部空腔和远侧排出导管并且适于接合柱形本体的远端。盘形囊布置在所述内部空腔内并且典型地包括中心隔膜部分。柱塞元件布置在柱形本体的通孔中并且被通气以能够排空柱形本体中柱塞元件与帽-囊组件之间的空间。
专利申请US 20060249541公开了一种流体分配装置,该流体分配装置包括用于接收流体的瓶子、排出管以及联接在瓶子与排出管之间的用于对流体加压并迫使流体不用重力而流过排出管的加压装置。加压装置包括联接在瓶子与排出管之间的容器、可滑动地接收在容器中的活塞以及用于使活塞在容器内以往复运动方式移动的移动装置。例如,马达通过曲柄联接至活塞,以使活塞在容器内以往复运动方式移动。
专利申请US 20050215850公开了一种注射器泵,该注射器泵包括:注射器,该注射器包括在具有排出端口的本体中滑动的柱塞;联接至注射器的驱动机构,该驱动机构包括汽缸和偏置装置,安装在轴上的活塞在该汽缸中滑动,该偏置装置可操作来对活塞施加推动力以将活塞在汽缸中向远侧驱动;以及初始地防止偏置装置使活塞移动的安全锁扣,该安全锁扣是可移除的以准许偏置装置使活塞移动。
图1示出了一种用于将医用液体从医用液体容器104注入到共用管线102中的注入系统100的示例。本领域的技术人员将了解的是,医用液体容器104可以是任何类型的专门适用于容纳医用液体的容器,例如但不限于:小瓶、瓶子、塑料容器和任何类型的制造为容纳医用液体的容器。该注入系统包括:配置为连接至医用液体容器104的第一连接器106;注入器108,带有医用导管接口112的注入装置110附接至该注入器;医用液体供应管线114,该医用液体供应管线配置为将第一连接器106连接至医用导管接口112以将医用液体供应至注入装置110;以及共用管线102,该共用管线配置为连接至医用导管接口112和患者管线116以将医用液体注入到患者管线116中。更确切地,第一导管阀130将液体供应管线114连接至共用管线102并且仅在真空压力下允许通到共用管线102。共用管线102包括在第一导管阀130下游并且仅准许朝向患者管线102的通路的第二导管阀140。注入装置110通常包括本体和活塞,该本体限定了内部空间,该活塞由柱塞杆驱动并且配置为在内部空间内行进以将流体泵送到内部空间中或者将流体推出内部空间。
在所描绘的示例中,两种不同类型的医用液体将被注入到患者体内,因此,注入系统配置为通过两个不同的第一连接器106和两个不同的医用液体供应管线114连接至两个医用液体容器104。然而,注入系统可以配置为仅注入一种医用液体。为简单起见,以下描述将参考仅注入一种医用液体的构型进行,因为双注入仅涉及重复所描述的特征。此处“双注入”被理解为表示两次注入。
出于经济和生态原因(较少使用塑料),多患者实践正在稳步获得市场份额。在所谓的多患者实践中,注入系统的导管设置有两个非常不同的部分:通用套件(day set)120和患者套件122。患者套件122针对每个患者更换。患者套件122典型地用于限制连续的患者之间交叉污染的风险,从而保护通用套件。一旦安装并准备就绪,通用套件120对于多个患者病例都保持连接在动力注入器上,只要待注入的医用流体相同即可。当需要更换待注入的医用流体时,则更换通用套件120。该通用套件120包括连接至医用液体容器104和共用管线102的医用液体供应管线114。患者套件122包括患者管线116,该患者管线通过共用管线102被供应医用液体并且连接至用于将医用液体注入到患者体内的插管或针。
当注入系统100被设置用于将医用液体注入到患者体内时,重要的是确保在注入之前导管中不存在气体。将诸如空气的气体注入到患者的血管中可能导致气体栓塞,即,由循环系统中的一个或多个空气泡或其他气体气泡引起的血管阻塞。当通用套件120或患者套件116就位时,导管填充有空气。因此有必要在注入之前排空导管中存在的气体。由于导管的长度,将从注入系统100排空大量的气体。
为了在注入之前从注入系统100清理所有存在的气体,注入装置110从医用液体容器104抽取或拉取医用液体,从而填充医用液体供应管线114。注入装置110现在填充有医用液体与气体的混合物。然后将注入装置110定位成使医用导管接口112向上,从而使得气体聚集在所述医用导管接口112处。应当注意的是,注入装置110的填充引起医用液体的紊流,从而在医用液体中产生微气泡。由于医用液体(尤其是造影剂)的粘度较高,微气泡可能需要几分钟才能到达医用导管接口112。因此通常在医用导管接口112向上的情况下等待至少2或3分钟。然后,通过致动活塞,气体穿过仍然向上的医用导管接口112从注入装置110排空而进入共用管线102中。然后医用液体被注入共用管线102中以将气体推到共用管线102外,从而清理注入系统100。
在注入期间,可能发生的是,注入装置110中存在气体。例如,医用液体的蒸发可能产生气体。此外,在注入系统100的初始填充期间产生的一些气泡可能被阻挡在导管中或抵靠注入装置110的壁并且在初始清理期间可能不会被排空。因此,在注入期间,注入装置110被定位成使医用导管接口112向下,以使注入装置100中存在的任何气体都将远离医用导管接口112被截留在注入装置100中,并且将不会注入共用管线102中。
这种方法有几个缺点。首先,注入装置110必须在两个相反的位置之间移动:使医用导管接口112向上或向下。这要求注入器108能够旋转。其次,这种清理需要很长时间,并且注入系统100在清理期间必须由操作者监控。操作者还必须评估清理的品质以及清理是否完成。由于每次与人交互,因此对操作者的依赖可能会导致错误。第三,气体被也要离开注入系统的医用液体沿着共用管线102推动。因此,这种方法涉及浪费医用液体,并且需要在注入系统100的输出端处收集浪费的医用液体,可能会出现处置错误。
此外,在清理之后仍然存在于注入装置110中的气体可能改变注入装置的操作,即使气体被截留在注入装置110中。医用液体的剂量通常通过注入装置110的活塞的进程来控制。气体是可压缩的,因此注入装置内的医用流体的体积变化将不准确。此外,被截留在注入装置110中的气体的体积必须很小,否则它有被注入共用管线102中的风险。
因此,需要一种能够在不需要任何操作者参与的情况下快速且每次在注入装置中存在气体时都排空气体的注入系统。
发明内容
提出了一种用于将医用液体从医用液体容器注入医用导管中的注入装置,所述注入装置包括:
-本体,所述本体限定了在所述本体的上端与所述本体的下端之间沿纵向方向延伸的内部空间,所述本体的下端包括医用导管接口,通过所述医用导管接口,医用液体能够从所述医用液体容器进入所述内部空间中并且能够离开所述内部空间而被注入所述医用导管中,
-活塞,所述活塞布置在所述内部空间内并且配置为在所述内部空间内沿着纵向方向行进,所述活塞界定了所述内部空间的上部空间和下部空间,所述下部空间配置为接收医用液体,
-排空路径,所述排空路径沿着从所述内部空间的下部空间到上部空间的纵向方向贯穿所述活塞,
-选择器,所述选择器布置在所述排空路径的下部分与所述排空路径的中间部分之间的排空路径内,排空路径的所述下部分连接至所述下部空间,其中,所述选择器配置为选择性地允许气体穿过所述选择器并且沿着所述排空路径从所述排空路径的下部分行进至中间部分,所述选择器配置为选择性地阻止医用液体穿过所述选择器并且沿着所述排空路径从所述内部空间的下部空间行进至上部空间,
-清理阀,所述清理阀布置在所述排空路径的中间部分与所述排空路径的上部分之间的排空路径中并且配置为在阻挡构型与流通构型之间移动,在所述阻挡构型,所述清理阀关闭所述排空路径,在所述流通构型,所述清理阀保持打开所述排空路径,其中,所述清理阀的流通构型需要所述排空路径的中间部分中存在过压,所述过压由所述活塞朝向所述本体的下端行进而引起。
本发明允许在每次活塞行进以将医用流体推入医用导管中时将气体从注入装置排空。因此,清理是自动进行的,无需任何操作者干预,并且确保没有气体被注入医用导管中。
本发明的其它优选但非限制性的方面如下,分离的或技术上可行的组合:
-所述清理阀配置为在活塞朝向本体的上端行进时处于阻挡构型;
-所述排空路径的下部分配置为接收医用液体和气体两者,并且所述排空路径的中间部分和上部分配置为仅接收气体;
-所述上部空间配置为保持在恒定的参考压力下,并且所述排空路径的中间部分中的过压对应于高于参考压力的气体压力;
-所述活塞包括界定了所述内部空间的下部空间的下界面,所述下界面包括所述排空路径的入口,所述入口在所述下界面的最高部分中开口;
-所述下界面具有从所述内部空间的下部空间看到的凸形表面并且所述排空路径的入口在所述下界面的中间开口,或者所述下界面具有从所述内部空间的下部空间看到的凹形表面并且所述排空路径的入口在所述下界面的外缘开口;
-所述选择器是配置为漂浮在医用液体上并且布置在空腔中的漂浮件,所述空腔至少包括属于所述排空路径的通路,其中,所述漂浮件配置为在所述空腔内沿着纵向方向在阻挡构型与开通构型之间行进,在所述阻挡构型,所述漂浮件阻塞所述通路从而关闭所述排空路径,在所述开通构型,所述漂浮件与所述通路间隔开从而使所述排空路径打开;
-所述漂浮件具有漂浮部和至少一个阻塞部,所述阻塞部配置为阻塞所述通路,其中,所述漂浮部具有相对于所述阻塞部的最宽截面的扩大的截面;
-所述漂浮件配置为通过两个不同的区接触限定了所述通路的基座而阻塞所述通路;
-所述选择器是跨越所述排空路径延伸的隔膜,所述隔膜为疏水性的并且配置为使气体穿过且防止医用液体穿过;
-所述隔膜布置在空腔中,并且支撑结构布置在所述空腔中而抵靠所述隔膜的上侧以机械地支撑所述隔膜,所述支撑结构允许气体穿过所述隔膜并且穿过所述支撑结构。
本发明还涉及一种注入系统,所述注入系统包括:
-如任一实施方案中所描述的注入装置,
-第一连接器,所述第一连接器配置为连接至医用液体容器,
-医用液体供应管线,所述医用液体供应管线配置为将所述第一连接器连接至医用导管接口以将医用液体供应至所述注入系统,
-共用管线,所述共用管线配置为连接至所述医用导管接口和患者管线以将医用液体注入到所述患者管线中。
优选地,所述过压对应于所述排空路径的中间部分中的压力超过所述上部空间中的参考压力至少第一压力阈值,并且
其中,所述共用管线包括具有第二压力阈值的阈值阀,
其中,所述第一压力阈值低于所述第二压力阈值。
本发明还涉及一种用于操作如任一实施方案中所描述的注入装置的方法,其中注入装置保持为使本体的上端向上并且使本体的下端向下,所述方法包括:
-填充步骤,其中,所述活塞在所述内部空间内沿着纵向方向朝向所述本体的上端行进,从而使气体和来自医用液体容器的医用液体通过所述医用导管接口进入所述内部空间中,其中,所述清理阀处于阻挡构型,
-清理步骤,其中,所述活塞在所述内部空间内沿着纵向方向朝向所述本体的下端行进,并且其中,气体通过贯穿所述活塞的排空路径从所述内部空间的下部空间排至上部空间,同时所述选择器将医用液体保持在所述下部空间中,其中,所述清理阀处于流通构型。
附图说明
通过阅读本发明的作为非限制性示例给出且参考附图作出的优选实施方案的以下详细描述,本发明的其它方面、目的和优点将变得更加清楚,在附图中:
-图1是与两个医用液体容器连接的注入系统的全视图;
-图2是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的活塞在清理之前的填充步骤期间的截面视图,其中选择器是漂浮件;
-图3是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的活塞在清理开始期间的截面视图,其中选择器是漂浮件;
-图4是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的活塞在清理结束时的截面视图,其中选择器是漂浮件;
-图5是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的活塞在清理之后的注入步骤期间的截面视图,其中选择器是漂浮件;
-图6是根据非限制性的可能实施方案的用作选择器的漂浮件的截面视图;
-图7a、图7b、图7c是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的漂浮件在排空路径的两阶段阻塞期间的截面视图;
-图8是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的活塞在清理之前的填充步骤期间的截面视图,其中选择器是隔膜;
-图9是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的活塞在清理开始期间的截面视图,其中选择器是隔膜;
-图10是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的活塞在清理结束时的截面视图,其中选择器是隔膜;
-图11是根据非限制性的可能实施方案的注入装置的活塞在清理之后的注入步骤期间的截面视图,其中选择器是隔膜。
具体实施方式
本发明的注入装置可以用于如先前关于图1描述的注入系统100中。除了注入装置1之外,将不再进一步描述注入系统100。
参照图2至图5以及图8至图11,注入装置110包括本体2,该本体限定了在本体2的上端与本体2的下端之间沿纵向方向延伸的内部空间4,该本体的下端具有医用导管接口112,通过该医用导管接口,医用液体可以从医用液体容器104进入内部空间4中并且可以离开所述内部空间4以注入到共用管线102中。与先前的注入装置相反,根据本发明的注入装置110配置为与医用导管接口112一样保持向下。诸如“向下”、“向上”、“下”、“上”、“较高”、“最高”的空间术语必须理解为定义相对于竖直方向(即当地地球重力方向)的普遍接受的相对位置。这是因为气体和医用液体受到重力的影响,而本发明利用重力进行适当的气体排空。因此,在使用时,本体2的下端位于本体2的上端下方。本体2典型地为例如由玻璃或塑料材料制成的中空柱形本体,也称为筒。
注入装置110还包括活塞6,该活塞布置在内部空间4内并且配置为在内部空间4内沿着纵向方向(即在本体2的上端与本体2的下端之间)行进。活塞6界定内部空间的上部空间4b和下部空间4a。下部空间4a配置为接收医用液体,而上部空间4b不旨在接收任何液体。活塞6在上部空间4b与下部空间4a之间提供气密性密封。为此,活塞6在沿着纵向方向的不同高度处设置有例如由橡胶制成的至少一个外缘密封件8、10并且优选地两个外缘密封件8、10。每个外缘密封件8、10压靠本体2的壁,从而确保紧密的密封。如在所描绘的示例中,外缘密封件8、10可以是四角环,但也可以是例如O形环。
由于活塞6提供的紧密密封,内部空间4的上部空间4b与下部空间4a之间的压力可以显著不同。上部空间4b内的压力保持在参考压力下,该参考压力大致恒定并且基本上独立于活塞6的进程。该参考压力典型地是大气压力,例如系统环境的压力。优选地,本体2的上端至少部分地敞开,以使上部空间4b内的压力对应于大气压力,而不管活塞6的进程如何。相反,内部空间4的下部空间4a内的压力取决于所述下部空间4a的内容物和活塞6的进程。在下面的描述中,过压是高于参考压力的压力,而真空压力是低于参考压力的压力。
活塞6例如通过活塞6顶部的突出部14连接至活塞杆12,该突出部接合到所述活塞杆12中。活塞杆14由注入器108驱动并且使活塞6在内部空间4内沿着纵向方向行进。活塞6可以由组装在一起的若干个部件形成。在所描绘的示例中,活塞6具有下部6a、中间部6b和上部6c。诸如螺钉16的连接器可以用来组装活塞的部件。
活塞6具有布置在活塞6内的排空路径。该路径沿着从内部空间4的下部空间4a到上部空间4b的纵向方向贯穿活塞6。排空路径用于将存在于下部空间4a中的气体排至上部空间4b。典型地,排空路径不是笔直的并且可以通过活塞6的组件在不同的点处关闭或敞开,如下所述。更具体地,排空路径包括下部分17a、中间部分17b和上部分17c。排空路径的下部分17a连接至下部空间4a,而排空路径的上部分17c连接至上部空间4c。中间部分17b在下部分17a与上部分之间。
活塞6包括界定了内部空间4的下部空间4a的下界面18,所述下界面18具有排空路径的入口20。优选地,入口20在下界面18的最高部分中开口,以便抵靠下界面18适当地排空存在于下部空间中的所有气体,而没有任何气体被截留在内部空间的下部空间4a中。优选地,下界面18具有顶点指向本体上端的表面,并且排空路径的入口20在所述顶点处开口。例如,如在所描绘的示例中,下界面18具有从内部空间的下部空间4a看到的凸形表面,并且排空路径的入口20在所述下界面18的中间开口。例如,下界面18的表面可以对应于向上指向的圆锥、截锥或棱锥的表面。可替代地,下界面18可以具有从内部空间的下部空间4a看到的凹形表面,并且排空路径的入口20在所述下界面18的外缘开口。例如,下界面18可以具有布置在下界面18的外缘中的凹槽,并且排空路径的入口20可以在所述凹槽中开口。
活塞6包括布置在排空路径的中间部分17b与排空路径的上部分17c之间的排空路径中的清理阀22。清理阀22配置为在清理阀22关闭排空路径的阻挡构型与清理阀22保持打开所述排空路径的流通构型之间移动。清理阀22的流通构型需要排空路径的中间部分17b中相对于上部空间4b中的参考压力存在过压,该过压是由活塞6朝向本体2的下端行进引起的。由于上部空间4b处于参考压力(例如大气压力)下,因此过压意味着高于参考压力的压力。更确切地,清理阀22的流通构型所需的过压对应于中间部分17b中的压力超过上部空间4b以及排空路径的上部分17c中的参考压力至少第一压力阈值。因为相对于上部空间4b中的参考压力,在中间部分17a中不存在过压,而是真空压力,即低于参考压力的压力,所以清理阀22配置为当活塞6朝向本体2的上端行进时处于阻挡构型。
活塞6还包括布置在排空路径的下部分17a与排空路径的中间部分17b之间的排空路径中的选择器24、60。选择器24、60配置为选择性地允许气体穿过所述选择器24、60并且沿着排空路径从排空路径的下部分17a行进至中间部分17b。选择器24、60还配置为选择性地防止医用液体穿过所述选择器24、60并且沿着排空路径从排空路径的下部分17a行进至中间部分17b并且因此沿着排空路径从内部空间的下部空间4a行进至上部空间4b。因此,排空路径的下部分17a是配置为接收医用液体和气体两者的混合部分,而中间部分17b和上部分17c是配置为仅接收气体的气体部分。
清理阀22在从内部空间的下部空间4a到上部空间4b的纵向方向上布置在选择器24、60的上方。因此,清理阀22布置在排空路径的气体部分中并且不与任何液体接触。
在阻挡构型,清理阀22密封排空路径的中间部分17b与上部分17c之间的通气孔26。在流通构型,清理阀22使所述通气孔26敞开。在所描绘的示例中,排空路径的中间部分17b与上部分17c之间出现两个通气孔26。可以设置更多或更少的通气孔26,只要它们可以被清理阀22密封即可。
优选地,如在所示的实施方案中所描绘的,清理阀22是伞形阀,其具有隔膜形密封盘22a和柄杆22b。柄杆22b接合到布置在活塞6的固定部中的孔28中并且呈现出截面大于孔28的截面的扩大的下部分,从而固定清理阀22。隔膜形密封盘22a布置在至少一个通气孔26的上方,所述至少一个通气孔是排空路径的一部分并且从排空路径的上部分17c界定中间部分17c。伞形阀可以是可变形的和/或可以沿着布置在活塞6的固定部中的孔28可滑动地移动以改变构型(例如由于柄杆的变形)。在流通构型,密封盘22a由于中间部分17b内的较高气体压力而远离通气孔26,从而允许气体穿过所述通气孔26。在阻挡构型,密封盘22a由于排空路径的上部分17c内的较高的气体压力而压靠通气孔26,从而密封所述通气孔26并关闭排空路径。例如,伞形阀可以由橡胶类型的弹性体或硅制成。
选择器24、60可以是例如配置为漂浮在医用液体上的漂浮件24或者是疏水隔膜60。现在将参照图2至图7来描述一种用于操作具有漂浮件24作为选择器的注入装置的方法,并且稍后将参照图8至图11来稍后描述一种用于操作具有隔膜60作为选择器的注入装置的方法。除了选择器24、60之外,注入装置110的特征和下文描述的方法的特征可以适用于任何实施方案。
选择器是漂浮件
在图2中,注入装置110被示为在清理之前,例如在填充步骤(其中注入装置110填充有医用液体和不需要的气体)期间。在这一填充步骤期间,活塞杆12例如通过作用在所述活塞杆12上的注入器108向上驱动,从而使活塞6在内部空间4内沿着纵向方向朝向本体2的上端(即向上)行进。下部空间4a膨胀,从而导致所述下部空间4a内的气体压力下降到低于上部空间4b内的参考气体压力,例如大气压力。
由于选择器24允许气体从排空路径的下部分17a行进至中间部分17b,因此下部空间4a中的降低的压力也存在于排空路径的下部分17a和中间部分17b中。然而,由于清理阀22需要排空路径的中间部分17b中存在过压以处于流通构型,因此清理阀22保持处于阻挡构型。更确切地,清理阀22被向下压,密封通气孔26,从而在阻挡构型关闭排空路径。
下部空间4a的膨胀与清理阀22关闭排空路径相结合有效地在下部空间4a中造成真空压力,即低于参考压力的压力。下部空间4a中的压力降低直到达到第一导管阀130的打开压力,其例如包含在参考压力以下0.2巴到0.5巴之间。第一导管阀130的打开造成医用液体的抽吸以补偿下部空间4a中的这一真空压力。医用液体行进穿过连接至医用液体容器104的填充管线114以填充下部空间4a。导管中存在的气体也被抽吸到下部空间4a中。
逐渐地,随着下部空间4a变得被医用液体和气体填充,下部空间4a内的压力增加并且变得更接近大气压力。当下部空间4a内的压力达到第一导管阀130的关闭压力(基本上类似于打开压力)时,第一导管阀130关闭并且填充停止。在填充步骤结束时,下部空间4a填充有一定体积的气体32,其在一定体积的医用液体34上方。下部空间4a内的气体压力仍然低于上部空间4b内的气体压力,因为在真空压力被完全补偿之前,第一导管阀130的关闭使压力增加停止。因此,清理阀22保持在阻挡构型。
如上文所解释的,在注入装置110被填充之后,下部空间4a中的气体必须在清理期间被排空。这种清理是通过将活塞6向下驱动来进行的,如图3所示。活塞6在内部空间4内沿着纵向方向朝向本体2的下端行进。下部空间4a收缩,并且下部空间4a中的气体压力增加,直至仍然与下部空间4a连通的中间部分17b内的气体压力与上部空间4b内的参考气体压力之间的压力差变得高于清理阀22的打开压力阈值,即直至压力差达到第一压力阈值。
如上所述,清理阀22配置为响应于下部空间4a中的过压超过上部空间4b中的参考压力至少清理阀22的打开压力阈值(例如过压与参考压力之间的压力差在20毫巴到100毫巴之间)而移动至流通构型。因此,清理阀22移动至流通构型,从而打开排空路径。在所描绘的示例中,密封盘22a远离通气孔26移动,从而开启所述通气孔26。
气体通过贯穿活塞6的排空路径从内部空间4的下部空间4a排至上部空间4b。更具体地,气体通过入口20进入排空路径,然后沿着排空路径的下部分17a行进,然后沿着排空路径的中间部分17b,然后通过通气孔26,最后沿着上部分17c到达上部空间。这在图3中用虚线箭头示出。
随着活塞6在气体通过排空路径排空的同时向下行进,活塞到达下部空间4a中的医用液体的体积。更具体地,下界面18接触医用液体,并且由于入口20在所述下界面18的最高部分中开口,因此气体朝向排空路径的入口20被推回。因此,在医用液体到达排空路径的入口20之前,气体从下部空间4a排空。当所有气体被排空时,医用液体穿过活塞6的下界面18中的入口20并填充排空路径的下部分17a。
如所示出的,排空路径的下部分17a可以包括空腔36,选择器24布置于该空腔,并且医用液体开始填充空腔36。选择器是配置为漂浮在医用液体上的漂浮件24,并且空腔36配置为允许漂浮件24沿着纵向方向在空腔36内上下行进。空腔36至少包括通路38,该通路形成排空路径的下部分17a与中间部分17b之间的边界。通路38布置在空腔36的顶部处。漂浮件24配置为在空腔36内沿纵向方向在阻挡构型与开通构型之间行进,在阻挡构型,漂浮件24阻塞通路38,从而关闭排空路径,在开通构型,漂浮件24与通路36间隔开,从而保持排空路径敞开无阻。
更确切地,当空腔36填充有气体32时,漂浮件24停留在空腔36的底部处,保持打开通路38并且从而保持排空路径无阻。当医用液体到达空腔36时,漂浮件24开始漂浮在医用液体上,并且因此根据医用液体对漂浮件施加的向上浮力被医用液体34承载向上移动(阿基米德原理)。在这个力的作用下,漂浮件24向上行进,直至到达空腔36的顶部并阻挡通路38。
通路38由面向漂浮件24的形成所述漂浮件24的基座40的外缘限定。漂浮件通过压靠基座而阻塞通路38。基座40例如由金属或诸如热塑性聚氨酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯乙烯等等的塑料制成。有利地,基座40由弹性模量高于2500Mpa(兆帕)的材料制成。优选地,基座40在排空路径的中间部分17b的方向上具有减小的截面,并且例如,基座40的形状至少部分地为中空截头锥体。诸如垫圈的加强元件42可以设置在基座40上方,以尤其在所述基座由高度可变形的材料制成时增强该基座。
如在图6所描绘的示例中,漂浮件24至少具有配置为阻塞通路38的阻塞部24a。典型地,通路38具有圆形截面,并且漂浮件24的阻塞部24a也具有圆形截面。例如,漂浮件10的阻塞部24a可以至少部分地具有椭圆形、或球形或如松树状的锥形。例如,漂浮件24可以只是球。优选地,漂浮件的阻塞部24涂覆有可变形材料,以在漂浮件24压靠基座40时更好地密封通路38。
优选地,漂浮件24a具有相对于阻塞部24a的最宽部分具有扩大的截面的漂浮部24b,所述漂浮部24b支撑阻塞部24a。漂浮件可以如图6分为两部分或者可以是包括阻塞部24a和漂浮部24b的单一件。漂浮件24的阻塞部24a例如是球。漂浮件24的漂浮部24b的直径大于漂浮件的阻塞部24a(即球部分)的最宽直径。漂浮件24的漂浮部24b的较大直径(垂直于纵向方向)使漂浮件24对医用液体34施加在漂浮件24上的较小的力更敏感。这种增强的响应允许一旦医用液体到达漂浮件24就将漂浮件24向上推动,并且因此确保在通路38被漂浮件24阻塞之前没有医用液体可以到达所述通路。
当医用液体34接触漂浮件24(例如漂浮件24的漂浮部24b)时,漂浮件24开始漂浮并因此向上移动直至其到达基座40。漂浮件24的形状和基座40的形状相适配,以使漂浮件24按压基座40时造成连续的密封。此时通路38被阻塞,并且气体和医用液体都不能穿过被阻塞的通路38。小体积的气体可能被截留在空腔36内,即在排空路径的下部分中,在被阻塞的通路38与医用液体34的表面之间。这个小体积使得基座能够保持干燥并且避免任何材料沉积在基座40上。该小体积例如可以是在大气压力下小于10ml的体积。这个小体积的空气可以是足以干燥漂浮件24的量。漂浮件24的密度以及阻塞部24a与基座40的互补形状选择为使被截留空气的体积最小化,同时保持医用液体的表面远离基座40。例如,基座的截面可以在排空路径的中间部分17b的方向上减小。
一旦通路38被阻塞,就没有气体从排空路径的下部分17a中的过压中逸出而到达中间部分17b。因此,中间部分17b内的被阻塞的通路38上方的压力下降,直至中间部分17b中的压力与参考压力之差达到清理阀22的关闭压力阈值,该阈值略高于参考压力,因为上部空间4b处于所述参考压力下。例如,清理阀22的关闭压力阈值可以对应于中间部分17b内的压力与参考压力之间的20毫巴至100毫巴的正压差。优选地,关闭压力阈值和打开关闭阈值基本上相同,但它们也可以不同。因此,清理阀22现在在阻挡构型时关闭(图5)。在这一示例中,密封盘22a覆盖通气孔26。清理步骤结束。处于残余过压(即略高于参考压力)下的小体积气体32保持在中间部分17b中。残余过压没有高到足以使清理阀22打开通气孔26。这一残余过压确保来自上部空间4b的大气压力下的空气不能进入排空路径的中间部分17b,从而避免未灭菌空气进入医用液体循环的灭菌区域。
该方法可以包括补充的填充步骤,其发生在清理步骤之后且在注入步骤之前。补充的填充步骤允许用准确规定的医用液体体积34来填充下部空间4a,这在第一填充步骤中是不可能的,因为气体体积32导致不正确的体积测量(通常基于活塞36进程)。
该方法可以包括注入步骤,其中活塞在内部空间内沿着纵向方向朝向本体的下端行进,并且其中医用液体离开内部空间的所述下部空间以被注入到医用导管中。由于排空路径被关闭,因此当活塞6被向下推动时,下部空间4a内的压力增加。当下部空间4a内的压力达到第二导管阀140的打开压力时,第二导管阀140打开并且医用液体34可以离开下部空间4a并且流过共用管线102而到达患者管线116。由此,可以在没有任何气体的情况下注入医用液体。在注入期间,漂浮件24接触医用液体。
应当注意的是,清理阀22的打开压力阈值(即第一压力阈值)低于第二导管阀140的打开压力阈值(第二压力阈值),以使要排空气体时,清理阀22在第二导管阀140打开之前打开。然而,在这一注入步骤期间,通路38被选择器(漂浮件24)阻塞意味着压力在下部空间4a中增加但在排空路径的隔离的中间部分17b中不增加。清理阀22因此保持在阻挡构型。
作为变体,如图7a、图7b和图7c所示,选择器可以是对排空路径进行两阶段阻塞的漂浮件50。漂浮件50配置为通过两个不同的区接触限定了通路38的基座40而阻塞通路38。为此,漂浮件50包括第一阻塞部50a和第二阻塞部50b,这两个阻塞部布置成使得当漂浮件50向上移动而阻塞通路38时,第一阻塞部50a首先与基座40协作以形成第一密封,并且接着第二阻塞部50b与基座40协作以形成第二密封。
优选地,第一阻塞部50a面向通路38,而第二阻塞部50b具有密封部分52,该密封部分配置为与基座40协作以环绕第一阻塞部50a(在垂直于纵向方向的平面上的投影中)。因此,当漂浮件50向上移动时,第二密封环绕第一密封。在所描绘的示例中,漂浮件50的第一阻塞部50a可以是如前面所述的阻塞部并且可以是如图所示的球。漂浮件50的第二阻塞部50b可以对应于先前描述的漂浮件的漂浮部24b。第二阻塞部50b仍可以相对于第一阻塞部50a扩大,但现在还具有至少一个围绕上部分向上突出的密封部分52。优选地,密封部分52的最高点低于第一阻塞部50a的最高点,以使第一密封发生在第二密封之前。应当注意的是,如前所述,尽管图示了两件式漂浮件,但是漂浮件50可以是一件式漂浮件。
基座40可以适配这类漂浮件50。基座40可以限定通路38的两个壁部分,这两个壁部分对应于第一基座40a和第二基座40b。第二基座40b环绕第一基座40a(在垂直于纵向方向的平面上的投影中)。优选地,第一基座40a是可变形的(例如硬度为20-30ShA(肖氏A级)以允许漂浮件50保持向上移动,以使漂浮件50可以在第一基座40a变形之后接触第二基座40b。
在图7a中,漂浮件50远离基座40a、40b并且不阻塞通路38。气体可以穿过通路38排到上部空间4b中。在图7b中,漂浮件50开始漂浮在医用液体上,并且因此朝向基座40a、40b向上行进。漂浮件的第一阻塞部50a接触第一基座40a,并引起第一密封,如上所述。通路38通过第一阻塞而阻塞。随着活塞6仍然向下行进,排空路径的下部分17a的空腔36内的压力增加,并且医用液体填充空腔36。漂浮件50保持推靠第一基座40a,第一基座因漂浮件50施加的力而变形。因此,漂浮件50可以向上移动,并且第二阻塞部50b的密封部分52接触第二基座40b。发生第二阻塞,如图7c所示。
在这一变体中,较大体积的气体截留在被阻塞的通路的下方,并且第二密封确保没有医用液体将接触第一阻塞部50a,第一阻塞部保持干燥并且没有任何污染物。第一阻塞部50a保持清洁并且确保发生第一密封。
选择器是隔膜
参照图8至图11,现在描述一种用于操作带有隔膜60作为选择器的注入装置110的方法。隔膜60跨越排空路径延伸,从而界定排空路径的下部分17a和中间部分17b。隔膜60是疏水性的并且配置为允许气体穿过而防止医用液体穿过。在这一示例中,隔膜60布置在空腔中,该空腔具有比排空路径的入口20更大的更大截面(垂直于纵向方向)。这不是必需的,并且入口20可以具有比空腔36更大的截面。然而,较大的空腔增大了可以让气体穿过的隔膜60的表面,因此加速了清理。
在图8中,注入装置110被示为在清理之前,例如在填充步骤期间,其中注入装置110填充有医用液体和不需要的气体。在这一填充步骤期间,活塞杆12例如通过作用在所述活塞杆12上的注入器108被向上驱动,从而使活塞6在内部空间4内沿着纵向方向朝向本体2的上端(即向上)行进。下部空间4a膨胀,从而导致所述下部空间4a内的气体压力下降到低于上部空间4b内的气体压力,例如处于大气压力。
由于隔膜60允许气体从排空路径的下部分17a行进至中间部分17b,因此下部空间4a中的降低的压力也存在于排空路径的下部分17a和中间部分17b中。然而,由于清理阀22需要排空路径的中间部分17b中存在过压以处于流通构型,因此清理阀22保持在阻挡构型。更确切地,清理阀22被向下压,密封通气孔26,从而关闭排空路径。
下部空间4a的膨胀与清理阀22关闭排空路径相结合有效地在下部空间4a中造成真空压力,即低于参考压力的压力。该压力降低直到达到第一导管阀130的打开压力,其例如包含在参考压力以下0.2巴到0.5巴之间。第一导管阀130的打开造成医用液体的抽吸以补偿下部空间4a中的这一真空压力。医用液体行进穿过连接至医用液体容器104的填充管线114以填充下部空间4a。导管中存在的气体也被抽吸到下部空间4a中。
逐渐地,随着下部空间4a变得被一定体积的医用液体34和一定体积的气体32填充,下部空间4a内的压力增加并且变得更接近大气压力。当下部空间4a内的压力达到第一导管阀130的关闭压力(基本上类似于打开压力)时,第一导管阀130关闭并且填充停止。在填充步骤结束时,下部空间4a填充有一定体积的气体32,其在一定体积的医用液体34上方。下部空间4a内的气体压力仍然低于上部空间4b内的气体压力,因为在真空压力被完全补偿之前,第一导管阀130的关闭使压力增加停止。因此,清理阀22保持在阻挡构型。
如上文所解释的,在注入装置110被填充之后,下部空间4a中的气体必须在清理期间被排空。这种清理是通过将活塞6向下驱动来进行的,如图9所示。活塞6在内部空间4内沿着纵向方向朝向本体2的下端行进。下部空间4a收缩,并且下部空间4a中的气体压力增加,直至仍然与下部空间4a连通的中间部分17b内的气体压力与上部空间4b内的气体压力之间的压力差变得高于清理阀22的打开压力阈值,即直至压力差达到第一压力阈值。
如上所述,清理阀22配置为响应于下部空间4a中的过压超过上部空间4b中的参考压力至少清理阀22的打开压力阈值(例如过压与参考压力之间的压力差在20毫巴到100毫巴之间)而移动至流通构型。因此,清理阀22移动至流通构型,从而打开排空路径。在所描绘的示例中,密封盘22a远离通气孔26移动,从而开启所述通气孔26。
气体通过贯穿活塞6的排空路径从内部空间4的下部空间4a排至上部空间4b。更具体地,气体通过入口20进入排空路径,然后沿着排空路径的下部分17a行进,穿过隔膜60,然后沿着排空路径的中间部分17b行进,然后通过通气孔26,最后沿着上部分17c到达上部空间4b。这在图9中用虚线箭头示出。
随着活塞6在气体通过排空路径排空的同时向下行进,活塞到达下部空间4a中的医用液体的体积。更具体地,下界面18接触医用液体,并且由于入口20在所述下界面18的最高部分中开口,因此气体朝向排空路径的入口20被推回。因此,在医用液体到达排空路径的入口20之前,气体从下部空间4a排空。当所有气体被排空时,医用液体穿过活塞6的下界面18中的入口20并填充排空路径的下部分17a。
如图所示,隔膜60可以布置在空腔36内,并且医用液体开始填充空腔36,同时气体从空腔36的下部(该下部属于排空路径的下部分17a)逸出而到达空腔36的上部(该上部属于排空路径的中间部分17b)。隔膜60配置为允许气体穿过,同时防止医用液体穿过。隔膜60为疏水性组织并且可以由例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PA(聚酰胺)或其它塑料材料或者医用不锈钢制成。隔膜60可以涂覆有例如PTFE(聚四氟乙烯)、ePTFE(膨体聚四氟乙烯)或其它疏水性原材料。
隔膜60的特征可以是其透气性和其孔隙大小。特别地,隔膜60允许实现非常低的透气性,例如在120Pa.s或更低的情况下为5l/m2/sec。低透气性允许隔膜中的孔隙大小较小。例如,隔膜60的孔隙大小可以在大约0.01微米至0.25微米之间的范围内。可选地,隔膜60可以具有测量为0.07微米或更小的小孔隙。例如,隔膜60的组织厚度可以为大约200微米。
当医用液体接触隔膜60时,隔膜60阻止医用液体穿过,并且医用液体被阻挡在空腔36的下部中,该下部属于排空路径的下部分17a。由于气体仍然可以从排空路径的中间部分17b逸出而到达上部空间4b,同时气体不再从下部分17a到达所述中间部分17b,因此排空路径的中间部分17b中的压力降低直至中间部分17b中的压力与参考压力之差达到清理阀22的关闭压力阈值,该阈值略高于参考压力,因为上部空间4b处于所述参考压力下。例如,清理阀22的关闭压力阈值可以对应于中间部分17b内的压力与参考压力之间的20毫巴至100毫巴的正压差。优选地,关闭压力阈值和打开关闭阈值基本上相同,但它们也可以不同。因此,清理阀22现在关闭(图11),密封盘22a覆盖通气孔26。现在,清理结束。
该方法可以包括补充的填充步骤,其发生在清理步骤之后且在注入步骤之前。补充的填充步骤允许用准确规定的医用液体体积34来填充下部空间4a,这在第一填充步骤中是不可能的,因为气体体积32导致不正确的体积测量(通常基于活塞36进程)。
该方法可以包括注入步骤,其中活塞在内部空间内沿着纵向方向朝向本体的下端行进,并且其中医用液体离开内部空间的所述下部空间以被注入到医用导管中。由于排空路径被关闭,因此当活塞6被向下推动时,下部空间4a内的压力增加。当下部空间4a内的压力达到第二导管阀140的打开压力时,第二导管阀140打开并且医用液体34可以离开下部空间4a并且流过共用管线102而到达患者管线116。由此,可以在没有任何气体的情况下注入医用液体。应当注意的是,清理阀22的打开压力阈值(即第一压力阈值)低于第二导管阀140的打开压力阈值(第二压力阈值),以使要排空气体时,清理阀22在第二导管阀140打开之前打开。清理阀22因此在注入步骤期间保持在阻挡构型。
在注入期间,隔膜60接触医用液体,并且由于与医用液体接触而承受全部注入压力。对于10cc/秒的注入速率,注入压力可以达到诸如24bar的值。隔膜60选择为承受这样的高压力。为了帮助隔膜60承受医用流体施加的机械力,可以在空腔36的上部,即排空路径的中间部分17b中布置支撑结构。
支撑结构保持抵靠隔膜60的上侧以机械地支撑隔膜60。支撑结构对气体(例如空气)是可渗透的并且当然允许气体穿过隔膜60并且穿过所述支撑结构。支撑件可以由半刚性或刚性泡沫制成。可选地,支撑件可以是塑料多孔板或微孔金属片。例如,支撑结构可以是泡沫、网状物或网格,优选由金属制成。然而,支撑结构可以是任何类型,只要它为隔膜提供机械支撑而不阻止气体穿过排空路径的中间部分17b即可。
虽然已经关于某些优选实施方案描述了本发明,但显然本发明决不限于此,并且本发明包括所描述的装置的所有技术等同物及其组合。特别地,对于本领域技术人员将显而易见的是,在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下,可以进行各种改变和修改。

Claims (14)

1.一种用于将医用液体从医用液体容器注入医用导管中的注入装置(1),所述注入装置包括:
-本体(2),所述本体限定了在所述本体(2)的上端与所述本体(2)的下端之间沿纵向方向延伸的内部空间(4),所述本体的下端包括医用导管接口(112),通过所述医用导管接口,医用液体能够从医用液体容器进入所述内部空间(4)中并且能够离开所述内部空间(4)而被注入所述医用导管(112)中,
-活塞(6),所述活塞布置在所述内部空间(4)内并且配置为在所述内部空间(4)内沿着纵向方向行进,所述活塞(6)界定了所述内部空间的上部空间(4b)和下部空间(4a),所述下部空间(4a)配置为接收医用液体,
-排空路径,所述排空路径沿着从所述内部空间的下部空间(4a)到上部空间(4b)的纵向方向贯穿所述活塞(6),
-选择器(24,50,60),所述选择器布置在所述排空路径的下部分(17a)与所述排空路径的中间部分(17b)之间的排空路径内,排空路径的所述下部分(17a)连接至所述下部空间(4a),其中,所述选择器(24,50,60)配置为选择性地允许气体穿过所述选择器并且沿着所述排空路径从所述排空路径的下部分(17a)行进至所述中间部分(17b),所述选择器(24,50,60)配置为选择性地阻止医用液体穿过所述选择器(24,50,60)并且沿着所述排空路径从所述内部空间的下部空间(4a)行进至所述上部空间(4b),
-清理阀(22),所述清理阀布置在所述排空路径的中间部分(17b)与所述排空路径的上部分(17c)之间的排空路径中并且配置为在阻挡构型与流通构型之间移动,在所述阻挡构型,所述清理阀(22)关闭所述排空路径,在所述流通构型,所述清理阀(22)保持打开所述排空路径,其中,所述清理阀(22)的流通构型需要所述排空路径的中间部分(17b)中存在过压,所述过压由所述活塞(6)朝向所述本体(2)的下端行进而引起。
2.根据权利要求1所述的注入装置(110),其中,所述清理阀(22)配置为在所述活塞(6)朝向所述本体(2)的上端行进时处于所述阻挡构型。
3.根据前述权利要求中任一项所述的注入装置(110),其中,所述排空路径的下部分(17a)配置为接收医用液体和气体两者,并且所述排空路径的中间部分(17b)和上部分(17c)配置为仅接收气体。
4.根据前述权利要求中任一项所述的注入装置(110),其中,所述上部空间(4b)配置为保持在恒定的参考压力下,并且所述排空路径的中间部分中的过压对应于高于所述参考压力的压力。
5.根据前述权利要求中任一项所述的注入装置(110),其中,所述活塞包括界定了所述内部空间(4)的下部空间(4a)的下界面(18),所述下界面(18)包括所述排空路径的入口(20),所述入口在所述下界面的最高部分中开口。
6.根据前一项权利要求所述的注入装置(110),其中,所述下界面(18)具有从所述内部空间的下部空间(4a)看到的凸形表面并且所述排空路径的入口(20)在所述下界面(18)的中间开口,或者所述下界面(18)具有从所述内部空间的下部空间(4a)看到的凹形表面并且所述排空路径的入口(20)在所述下界面(18)的外缘开口。
7.根据前述权利要求中任一项所述的注入装置(110),其中,所述选择器(24,50,60)是配置为漂浮在医用液体上并且布置在空腔(36)中的漂浮件(24,50),所述空腔(36)至少包括属于所述排空路径的通路(38),其中,所述漂浮件(24,50)配置为在所述空腔(36)内沿着纵向方向在阻挡构型与开通构型之间行进,在所述阻挡构型,所述漂浮件(24,50)阻塞所述通路(38)从而关闭所述排空路径,在所述开通构型,所述漂浮件(24,50)与所述通路(38)间隔开从而使所述排空路径打开。
8.根据前一项权利要求所述的注入装置(110),其中,所述漂浮件(24)具有漂浮部(24b)和至少一个阻塞部(24a),所述阻塞部配置为阻塞所述通路(38),其中,所述漂浮部(24b)具有相对于所述阻塞部(24a)的最宽截面的扩大的截面。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的注入装置(110),其中,所述漂浮件(50)配置为通过两个不同的区(50a,50b)接触限定了所述通路(38)的基座(40)而阻塞所述通路(38)。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的注入装置(110),其中,所述选择器是跨越所述排空路径延伸的隔膜(60),所述隔膜(60)为疏水性的并且配置为使气体穿过且防止医用液体穿过。
11.根据权利要求10所述的注入装置(110),其中,所述隔膜(60)布置在空腔(36)中,并且支撑结构布置在所述空腔(36)中而抵靠所述隔膜的上侧以机械地支撑所述隔膜,所述支撑结构允许气体穿过所述隔膜并且穿过所述支撑结构。
12.一种注入系统(100),包括:
-根据前述权利要求中任一项所述的注入装置(110),
-第一连接器(104),所述第一连接器配置为连接至医用液体容器(104),
-医用液体供应管线(114),所述医用液体供应管线配置为将所述第一连接器(104)连接至所述医用导管接口(112)以将医用液体供应至所述注入系统,
-共用管线(102),所述共用管线配置为连接至所述医用导管接口(112)和患者管线(116)以将医用液体注入到所述患者管线中。
13.根据前一权利要求所述的注入系统(100),其中,所述过压对应于所述排空路径的中间部分(17b)中的压力超过所述上部空间(4b)中的参考压力至少第一压力阈值,并且
其中,所述共用管线(102)包括具有第二压力阈值的阈值阀(140),
其中,所述第一压力阈值低于所述第二压力阈值。
14.一种用于操作根据权利要求1至11中任一项所述的注入装置的方法,其中,所述注入装置(110)保持为使所述本体(2)的上端向上并且使所述本体(2)的下端向下,所述方法包括:
-填充步骤,其中,所述活塞(6)在所述内部空间(4)内沿着纵向方向朝向所述本体(2)的上端行进,从而使气体和来自所述医用液体容器(104)的医用液体通过所述医用导管接口(112)进入所述内部空间(4)中,其中,所述清理阀(22)处于阻挡构型,
-清理步骤,其中,所述活塞(6)在所述内部空间(4)内沿着纵向方向朝向所述本体(2)的下端行进,并且其中,气体通过贯穿所述活塞(6)的排空路径从所述内部空间(4)的下部空间(4a)排至所述上部空间(4b),同时所述选择器(24,50,60)将医用液体保持在所述下部空间(4a)中,其中,所述清理阀(22)处于流通构型。
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