CN101282757B - 受控流动给药装置 - Google Patents

Abstract

一种流动控制装置(10)包括连接器(12)，该连接器限定了用于容纳第一导管的第一接收结构(14)、用于容纳第二导管的第二接收结构(18)、以及将第一接收结构(14)和第二接收结构(16)隔开的横向构件(22)。孔板(24)容纳在横向构件中，以在使用中控制通过容纳在连接器(12)的第一和第二接收结构(14、18)中的导管的液体流动，孔板(24)限定了至少一个大体为截头圆锥形的孔(34)。

Description

受控流动给药装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年10月5日提交的澳大利亚临时专利申请No2005905494的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种流动控制装置。更具体地，本发明涉及一种具体地但不必专门用于静脉内(IV)给药装置中的流动控制装置、一种用于流动控制装置的孔板以及一种用于IV给药装置的组件。

背景技术

目前，通过医疗人员处理注射到患者体内的液体。由于多种原因液体被静脉注射到患者体内。以所需的剂量和流速将给药液体注入到患者体内通常是很关键的。

通常通过手动地使用辊夹(roller clamp)或自动地使用输液泵来进行这种操作。手动辊夹不精确并且很难设置成保持精确的流速。此外，当应用于一定长度的塑料导管时，塑料导管本身可能到一定时候发生塑性变形，从而导致辊夹的夹持作用的丧失。这可能会引起不规则地将液体供给到患者体内而产生的严重后果。

输液泵尽管能保持精确的流速，但是是很昂贵的物品。此外，由于输液泵是机电设备，所以存在着输液泵发生故障的风险，而这又会带来相当严重的后果。另外，随着人口寿命的增加，医院中的床位压力越来越大，这导致家庭护理的市场增加。为家庭护理的患者提供输液泵是很昂贵的，并且也具有附带的风险。此外，在世界的绝大部分，无论是医院还是家庭护理，都没有充足的资金可用于为患者购置输液泵。

而且，在辊夹的情况中，医护人员需要时刻警惕以确保液体以所希望的流速注入。通常，在世界的大部分，医护人员短缺，并且不能提供必须的照顾职责。

因此需要存在一种装置，该装置需要最少的人员干预，不能受到无论患者还是医护人员的影响，并且装置的使用即便需要也仅需要很少的训练和监控。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种流动控制装置，该装置包括：

连接器，该连接器限定了用于容纳第一导管的第一接收结构、用于容纳第二导管的第二接收结构、以及将第一接收结构和第二接收结构隔开的横向构件；以及

孔板，该孔板容纳在横向构件中以在使用中控制通过容纳在连接器的第一和第二接收结构中的导管的液体流动，该孔板限定了至少一个大体为截头圆锥形的孔，每个接收结构构造成在使用中，每个导管的一端对接于所述横向构件，使得在所述导管和所述至少一个孔之间存在无空腔的连接。

应当理解的是，借助这种连接器结构，在导管的末端和孔板之间形成无空腔的连接。因此，没有形成可能抑制流动控制装置正常操作的气泡的腔。

此外，尽管装置中的单个孔通常能够提供足够精确的流速计量，但是当需要更高的精度时，必须并行使用多个更小的孔。通常，每个孔具有±3％的精度。应当理解的是，如果一起使用多个孔，则最坏情形的是流速误差为+3％或-3％。然而，可能的是，将求出这些孔的误差的平均值，导致所有孔的流速总体更高的精度。因此，存在孔板包括多个孔的情况。

连接器可包括限定一对相对管套(socket)的圆柱形壳体，该管套形成带有限定横向构件的横向延伸的连接板的接收结构。至少连接板可以由弹性柔性材料制成。优选的是，壳体是诸如聚合材料或弹性材料的弹性柔性材料的整体单元，便于用于启动目的的壳体的横向变形，即为了启动诸如使用流动控制装置的IV装置的系统的横向变形。

孔板可以由刚性材料(例如，金属或适当的硬质塑性材料)制成。优选地，通过激光钻孔在板中形成孔。激光钻孔能够形成足够精确的尺寸的孔。然而，应当理解的是，孔板可以是由诸如聚合材料的柔性材料制成的。另外，尽管激光钻孔是形成孔的优选方式，但是该孔还可以其它方式形成，例如，通过机械钻孔、化学成形、使用紫外线辐射等。

对于孔的平截头体的任意给定角度，通过该孔的流速与孔的较小开口的截面面积成正比。通过孔的流速可根据下面形式的线性关系确定：

y＝mx±c

此处：

y是流速，单位ml/hr；

x是孔的较小端的截面面积，单位平方微米；以及

m和c是由平截头体的角度确定的常量。

孔的平截头体的角度可以在大约15°至50°的范围内，更具体地，在大约20°至28°的范围内，并且最优选是大约24°。

孔的直径(在其较小开口处测得的)可在大约1微米至大约700微米的范围内，更具体地在大约30微米至大约700微米的范围内。此外，该孔可具有由孔的长度和其直径之间的比值限定的高径比，该高径比小于或等于10，并且优选大约是2。

连接器可以是有色的材料。更具体地，该连接器可以使用与特定流速相关联的每种颜色进行颜色编码。

根据本发明的第二方面，提供一种流动控制装置，该装置包括：

连接器，该连接器限定了用于容纳第一导管的第一接收结构、用于容纳第二导管的第二接收结构、以及将第一接收结构和第二接收结构隔开的横向构件，该连接器是由弹性柔性材料制成的整体单元，便于为了启动目的的连接器的横向变形；以及

孔板，其限定了至少一个孔，该孔板被容纳在横向构件中，以在使用中控制通过容纳在连接器的第一和第二接收结构中的导管的液体流动，每个接收结构构造成在使用中，每个导管的一端对接于所述横向构件，使得在所述导管和所述至少一个孔之间存在无空腔的连接。

此外，孔板可以是容纳在横向构件中的刚性构件，连接器的横向变形导致在孔板和横向构件之间形成启动端口。

连接器可包括限定一对相对套管的圆柱形壳体，该套管形成带有限定横向构件的横向延伸的连接板的接收结构。

孔板可以是由刚性材料制成的。优选地，通过激光钻孔在板中形成该孔。

该孔可以是截头圆锥形的孔，并且对于孔的平截头体的任意给定角度，通过该孔的流速与孔的较小开口的截面面积成正比。

连接器可以是由有色的材料制成。更具体地，该连接器可以使用与特定流速相关联的每种颜色进行颜色编码。

附图说明

图1示出了根据本发明第一方面的实施例的流动控制装置的截面侧视图；

图2示出了使用中的图1的流动控制装置的截面侧视图；

图3示出了根据本发明第二方面的第一实施例的可调节流速的流动控制装置的示意性截面侧视图；

图4示出了根据本发明第二方面的第二实施例的可调节流速的流动控制装置的示意性截面侧视图；

图5示出了可调节流速的流动控制装置的另一实施例的正视图；

图6示出了图5的装置的侧视图；

图7示出了图5的装置的平面图；

图8示出了从图5的装置的背面看的三维分解图；

图9示出了可调节流速的流动控制装置的另一实施例的示意性截面侧视图；

图10示出了根据本发明的另一方面、用于图1-9的装置的孔板的实施例的截面侧视图；

图11示出了对于图10的孔板的流速对截面面积的曲线图；以及

图12示出了根据本发明的又一方面用于IV装置的组件的两种变型。

具体实施方式

首先参考附图的图1和图2，一般用附图标记10表示流动控制装置的实施例。流动控制装置10包括壳体12形式的连接器。壳体12限定了第一接收结构(receiving formation)14和第二接收结构18，其中第一导管16(图2)容纳在第一接收结构14中，第二接收结构18与第一接收结构14隔开，第二导管20容纳在第二接收结构18中。接收结构14和18被设置在横向构件或连接板(web)22的相对侧上。连接板22支承孔板24，孔板24是独立组件，并限定了截头圆锥孔34，其将在下文对其进行详细描述。

壳体12由弹性柔性材料制成。壳体12由聚合材料制成，或者可选地，由弹体材料制成，更具体地，由硅酮材料制成。

应当注意的是，每个接收结构14、18是稍有锥度的以便于分别在接收结构14、18中的导管16、20的滑动配合，并在导管16和20上施加类似夹紧的作用力以使它们保持在其各自的接收结构14、18中。还应当注意的是每个导管16、20的一端均与连接板22对接，使得在导管16、20和孔34之间形成无空腔的连接。

为了便于导管16、20插入到其相关的接收结构14、18中，每个接收结构14、18的人口(access opening)均具有斜削边26。

如上所述，壳体12由弹性柔性材料制成。应当理解的是，孔板24具有很小的以微米级计量的尺寸。必须启动一种系统，利用该系统使用流动控制装置10实现通过孔板24的液体流动。

为此，壳体12包括一对相对的指垫28，该对指垫28沿直径彼此相对设置在壳体12的连接板22处。当经由指垫28将压力施加到壳体12时，壳体横向变形，变成椭圆形形状，在孔板24的任一侧上形成一对相对端口，通过该对相对端口，液体能够绕过孔板24的孔流动从而在流动控制装置10中开始液体流动。因此，通过流动控制装置10提供了简单的引流动作。

此外，如附图的图2所示，由于壳体12大体为H型的结构，所以在壳体12中没有限定空腔，从而使出现内部气泡的可能性最小。而且，应当理解的是，在考虑孔板24的孔34的尺寸时，内部气泡可能是很明显的障碍。

流动控制装置10可使用不同颜色的壳体12制成。因此流动控制装置10是以壳体12的颜色进行颜色编码的，壳体12的颜色表示由相关流动控制装置10的孔板24提供的特定流速。因此，仅通过使员工记住与不同流速相关的不同颜色就能够训练他们为特定应用选择正确的流动控制装置10。

参照附图的图1和图2描述的装置10是单流速控制装置。如果期望通过使用所述单流速控制装置10来改变采用所述流动控制装置10的设备的流速，则必须从导管16、20之间将选定流动控制装置10移走并将新的具有不同的孔板24以及由此导致的不同流速的流动控制装置置于导管16、20之间。

附图的图3到图9示出了具有可调流速的流动控制装置的实施例。

在附图的图3中，一般用附图标记30表示流动控制装置。流动控制装置30包括输送装置或管32，用于输送从液体容器中注入的液体。多个彼此隔开的孔34被限定在输送管32的壁36中。每个孔34由在单流速的流动控制装置10中所使用的类型的孔板24所限定，将在下文对孔34进行更详细的描述。

通路限定构件(passage defining member)38相对于输送管32可移动地设置。在附图的图3所示的实施例中，通路限定构件38是限定弓形通路或通道40的旋转致动器39，该弓形通路或通道40与输送管32的相应弓形部分41配合。

供给管(supply duct)42与通路40液体流动流通，并将液体从流动控制装置30供应给患者。

在使用中，如箭头44示出的那样，液体经由输送管32并通过孔34中的至少之一进入通路40而被输送。在重力作用下，液体从通路40通过由箭头46所示的供给管42流动。

为了调节或改变供给管42中的液体流速，旋转致动器39相对于输送管32旋转，使得预期数量的孔34与通路40处于液体流通。当更多的孔34开始与通路40对准时，通过流动控制装置30的流速增加，反之亦然。

在附图的图4中，示出了可调节流速的流动控制装置的另一实施例。参照附图的图3，除非另有规定，否则相同的附图标记表示相同的部件。

在该实施例中，供给管42可伸缩地被容纳在输送管32中。通过沿箭头50的方向相对于输送管32移动供给管42，更多或更少数量的孔34与通路40形成连通。在该实施例中，供给管42本身形成通路限定构件。

在两个实施例中，以插承(spigot-socket)方式，导管16连接到输送管32并且导管20连接到供给管42。作为替换，输送管32和供给管42可以分别用作导管16、20。

此外，在两个实施例中，为了启动流动控制装置30，至少供给管42由弹性柔性材料制成，使得供给管42的壁上的横向抽吸作用实现装置30的启动。在图3的实施例的情形下，旋转致动器39可以另外或代替地由弹性柔性材料制成以通过使限定通路40的致动器的壁横向变形而实现启动。

实际上，为了实现启动，孔34中的至少之一不由孔板24限定，而是由能够允许启动的开口形成。一旦开始流动，就将此开口关闭。启动可以是例如通过弹簧加载自动关闭的。

现在参照附图的图5至图8，示出了旋转式可调节流速的流动控制装置30的又一实施例。参照附图的图3和图4，除非另有规定，否则相同的附图标记表示相同的部件。

在此实施例中，输送装置32包括壳体58，该壳体58在壳体58的表面62中以弓形通道60的形式限定第一流径。通道60与壳体58的入口63连通。在使用中，导管16连接到入口63。

装置30包括旋转致动器39，该旋转致动器39通过垫圈64形式的分离元件与壳体58的表面62分离。旋转致动器39限定了形成第二流径的弓形通路或通道40。

垫圈64上载有多个间隔的孔板24，每个孔板限定至少一个孔34。像上述参照附图的图3那样，当旋转致动器39旋转时，更多或更少数量的孔34与通道40形成连通。

如附图的图8更清楚地示出，垫圈64限定了开口66，该开口66与限定在壳体中的出口68对准。开口66又与弓形通路40连通，以使从第一流径通过孔板24的孔34进入第二流径的液体能够从流动控制装置30通过出口68排出到供给管42中。另外，在使用中，导管20连接到供给管42。

现在参照附图的图9，示出了线性可调节流速的流动控制装置的另一实施例。再次参照附图的图3至图8，除非另有规定，否则相同的附图标记表示相同的部件。在该实施例中，输送装置或管32限定了入口65。入口65与由垫圈64承载的孔板24经由通过管32限定的第一流径流动连通。

供给管42被设置在垫圈64的相对侧上，并具有与孔板24流动连通的通路40。

通过沿箭头50的方向滑动移动供给管42，预期数量的孔34可通过出口68开始与将被流入到的管42的通路40连通，该出口68是供给管42到导管20的排出口，在使用中，导管20连接到供给管42，用于注入到患者。

在上面关于可调节流速的流动控制装置30的所有实施例中，可以是这样的情况，即，旋转致动器39或供给管42通过类似棘轮的机构连接。由此当旋转致动器39或供给管42被移动时，随着每个孔34露出或封闭使用者可听见卡嗒声，从而使用者能够知道多少孔34被打开或关闭了。

在静脉内(IV)给药装置中的流动控制装置10、30的应用中，流动控制装置10、30被设置在两个导管16、20之间。导管16从要注入液体的容器(未示出)的滴水器(还未示出)引出。该容器可以是柔性或刚性容器。导管20具有连接到其端部的Luer，该端部与连接到流动控制装置10、30的端部相对，用于使液体能够静脉输液到待被实施的患者。

当与流动控制装置10、30一起使用这种IV装置时，流速通过几个因素控制。这些因素包括由于液体的重力供给而产生的压力差。因此，在使用中，液体容器被设置在相对于患者抬高的位置处。此外，流速取决于液体的粘度，以及第三，当液体进入患者身体时产生的背压程度。

在考虑的粘度的范围内，温度变化能引起粘度的较大变化。通过目前使用的这种类型的手动辊夹，这能够导致IV装置中液体流速的巨大差别。

与单流速的流动控制装置10一起使用的或限定可变流速流动装置30的孔34的孔板24，视情况而定，具有截头圆锥孔34。该截头圆锥孔34通过在孔板24中进行激光钻孔而形成。在通过激光钻孔形成孔34时，对孔的尺寸进行实时测量直到钻孔结束，此时出口开口52具有所需的截面面积。通常，作为平截头体的较小端的出口开口52是圆形的，但是出口开口52的圆度是不重要的。更重要的是，孔34的出口开口52的角度θ和截面面积A。

申请人已经发现，通过恒定的角度θ，实现用于改变截面面积A的流速的线性变化。这在附图的图6中被更详细地示出，其中，示出截面面积和流速之间的关系由下面形式的方程确定：

y＝mx±c                方程1

此处：

y＝流速，单位ml/hr；

x＝孔34的截面面积A；以及

m和c是由孔34的平截头体的角度确定的常量。

对于大约为24°的角度θ，该方程是y＝0.0107x-2.5804。

孔34具有长度l，该长度l在60至90μm的范围内，更具体地在大约70至80μm的范围内，并且最佳是大约75μm。孔34具有由长度l和开口52的直径之间的比值限定的高径比，高径比小于或等于10，优选大约是2。

孔板24是由合适的金属或硬质塑性材料制成，如上所述，其通过激光钻孔形成孔34。

通过该孔的流速由下面的方程确定：

方程2

此处：

A＝孔34的截面面积；

P＝通过孔34的压降；以及

ρ＝液体密度。

因此，应当注意的是，通过使用上述类型的孔34，流速与粘度无关而与通过孔34的压降的平方根成比例。因而，使用这种流动控制装置10、30，能够实现更精确、恒定的流速，并且液体粘度的变化不会对通过孔34的流速有任何程度的影响。

流动控制装置10的导管16、20以及壳体12可以由聚合材料制成。作为替换，这些组件也可以由合成的弹性体材料，更具体地，硅酮材料制成。以抑制至少导管16、20的扭折并提高其弹性，通过加固构件54来加固导管16、20。加固构件54是至少部分嵌入在导管16、20的壁56内的螺旋形元件。加固构件54是由适当的金属材料(例如，不锈钢、镍钛合金等)制成的，或者作为替换，加固构件54是由诸如尼龙的适当的塑性材料制成。通过设置加固构件54，导管16、20的扭折被抑制，并且相反在直觉上，这种导管16、20也通过传统的手动辊夹更有效地工作。

流动控制装置10、30的至少优选实施例的优点是，它们没有在其内可能夹带空气而阻止液体流过IV装置的腔室，所述流动控制装置10、30与IV装置一起使用。此外，提供了一种流动控制装置10、30，其能够比申请人所知的其它非机电设备更精确地保持恒定流速。流动控制装置10、30的使用不需要任何专门训练，并且它们也不需要医疗人员的连续监视。

另外，这里导管16、20是由硅酮材料制成的，这使得它们易于通过使用硅酮粘结剂连接到其它硅酮组件，而如果要连接到非弹性组件，则可使用密封环等对导管16、20进行密封。

本领域的技术人员将理解到在不偏离广义描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对如具体实施例中所示的本发明进行许多变型和/或修改。因此，无论从哪方面考虑，本实施例被认为是示例性的而不是限定性的。

Claims (6)

1.一种流动控制装置，所述装置包括：

连接器，所述连接器包括圆柱形的整体的壳体，所述壳体限定了用于容纳第一导管的第一接收结构、用于容纳第二导管的第二接收结构、以及将所述第一接收结构和所述第二接收结构隔开的横向构件，所述横向构件呈横向延伸的连接板的形式，包括所述连接板的所述壳体由弹性柔性材料制成，便于所述壳体的横向变形；以及

由刚性材料制成的孔板，所述孔板限定了至少一个孔，被容纳在所述连接板中，以在使用中控制通过容纳在所述连接器的所述第一和第二接收结构中的所述第一和第二导管的流体流动，每个接收结构构造成在使用中，每个导管的一端对接于所述连接板，使得在所述第一和第二导管和所述至少一个孔之间存在无空腔的连接，且所述壳体的横向变形导致在所述孔板的相对侧上形成通过所述连接板的启动端口，流体经过所述端口，从而实现所述连接器的启动。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述壳体限定一对相对套管，所述套管形成所述第一和第二接收结构。

3.如权利要求1所述的装置，其中，通过激光钻孔在所述孔板中形成所述孔。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述孔是截头圆锥形的孔，并且对于所述孔的平截头体的任意给定角度，通过所述孔的流速与所述孔的较小开口的截面面积成正比。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述连接器是由有色的材料制成。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述连接器使用与特定流速相关联的每种颜色进行颜色编码。

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