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CN104755132B - 血液流动换向阀及相关系统 - Google Patents

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CN104755132B CN201380044656.7A CN201380044656A CN104755132B CN 104755132 B CN104755132 B CN 104755132B CN 201380044656 A CN201380044656 A CN 201380044656A CN 104755132 B CN104755132 B CN 104755132B
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Abstract

本公开涉及一种血液流动换向阀及相关系统和方法。在本发明的某些方面，血液流动换向阀包括具有第一通道和第二通道的第一构件(102)和具有第一通道和第二通道的第二构件(104)。所述第一构件和第二构件相对彼此被可旋转地固定，使得所述第一构件的第一通道与所述第二构件的第一通道对齐，所述第一构件的第二通道与所述第二构件的第二通道对齐。流体导引元件(120、130)设置在腔(105)中，并且相对于所述第一构件和第二构件可以在所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第一通道流体地连接的第一位置与所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第二通道流体地连接的第二位置之间移动。

Description

血液流动换向阀及相关系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年9月25日提交的美国申请序列号61/705411的权益，其通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种血液流动换向阀及相关系统和方法。
背景技术
许多现代医疗过程使用各种复杂程度的管路装置，以从患者抽取流体或向患者注射流体或二者兼有。这种过程的一个例子是血液透析。在血液透析中，通过血液通路部位(通常经由导管)将患者的血液从患者抽出并且使其通过人工肾(通常称为“透析器”)而使患者的血液得到净化。人工肾包括半渗透膜，其通过扩散过程去除杂质和毒素。得到净化的血液然后返回至患者。包括泵和透析管路装置的体外回路通常用来在血液通路部位和人工肾之间输送血液。
用于涉及流体的体外处理比如透析的医疗过程的许多管路装置配置成使得流体可以在医疗过程期间沿所希望的方向流过系统。泵送装置可用于控制系统中的流体流量。例如在血液透析中，蠕动泵通常用来在治疗过程期间从患者抽取血液并且通过管路装置移动血液。在血液透析期间，血液开始从患者血液通路(例如，静脉或动脉，但更典型的是动静脉移植物或瘘管)被抽取，并且流过一系列连接的管段至人工肾，以便进行清洗。在通过人工肾之后，血液然后流过将血液返回至患者的其它管段。因此，通常存在治疗过程中从患者流过人工肾然后再返回到患者的血液连续回路。
在血液透析期间，血液通常从血液通路中的上游位置被抽取，然后返回到血液通路中的下游位置。然而，人们已经发现，对于有限的时间段来说，反向血液透析期间血液从患者接收以及返回至患者的方向是有利的。当血液流动被反向时，血液开始从血液通路中的下游位置被抽取。然后血液在其返回到血液中的上游位置之前流过管段至人工肾用于治疗。通常，这个过程由训练有素的临床人员例如透析临床医生执行。当血液流动被反向后，任何各种参数比如血液通路流量可以被测量或者从测量结果中导出。这些数据可以提供有关患者病情和治疗效果的有用信息。例如，医生可以使用反向血液流动期间所收集到的信息，以评估血液通路的情况、得到其他健康问题的预警比如通路受限、以及采取预防措施，比如血液通路修改或更换(这些通常是连续透析几年之后所必须的)。
发明内容
在本发明的一个方面，一种血液流动换向阀包括具有第一通道和第二通道的第一构件和具有第一通道和第二通道的第二构件。所述第一构件和第二构件相对彼此被可旋转地固定，使得所述第一构件的第一通道与所述第二构件的第一通道对齐，所述第一构件的第二通道与所述第二构件的第二通道对齐。流体导引元件设置在形成于所述第一构件和第二构件之间的腔中。所述流体导引元件相对于所述第一构件和第二构件可以在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第一通道流体地连接，且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第二通道流体地连接，在第二位置处，所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第二通道流体地连接，且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第一通道流体地连接。
在本发明的另一方面，一种血液处理系统包括血液流动换向阀，该血液流动换向阀包括具有第一通道和第二通道的第一构件和具有第一通道和第二通道的第二构件。所述第一构件和第二构件相对彼此被可旋转地固定，使得所述第一构件的第一通道与所述第二构件的第一通道对齐，所述第一构件的第二通道与所述第二构件的第二通道对齐。所述血液流动换向阀的流体导引元件设置在形成于所述第一构件和第二构件之间的腔中，所述流体导引元件相对于所述第一构件和第二构件可以在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第一通道流体地连接，且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第二通道流体地连接，在第二位置处，所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第二通道流体地连接，且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第一通道流体地连接。所述系统还包括血液处理装置，该血液处理装置包括：阀保持元件，其配置成将所述血液流动换向阀固定到所述血液处理装置；以及致动器，其配置成将所述血液流动换向阀的流体导引元件从所述第一位置移动到所述第二位置。
在本发明的另一方面，使血液流动反向的方法使用血液流动换向阀，该血液流动换向阀包括具有第一通道和第二通道的第一构件、相对于所述第一构件被旋转地固定并具有第一通道和第二通道的第二构件、以及设置在形成于所述第一构件和第二构件之间的腔中的流体导引元件。所述方法包括使所述血液流动换向阀的流体导引元件从所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第一通道流体地连接且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第二通道流体地连接的第一位置移动到所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第二通道流体地连接且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第一通道流体地连接的第二位置。所述血液流动换向阀的第一构件和第二构件在所述流体导引元件从所述第一位置移动到所述第二位置的同时相对彼此保持固定。
各实施方式可以包括以下一个或多个特征。
在一些实施方式中，所述流体导引元件可绕着所述血液流动换向阀的纵向轴线旋转。
在某些实施方式中，所述第一通道沿着大致平行于所述纵向轴线的轴线对齐，所述第二通道沿着大致平行于所述纵向轴线的轴线对齐。
在一些实施方式中，所述流体导引元件限定第一流体路径和第二流体路径。
在某些实施方式中，当所述流体导引元件处于所述第一位置时，所述第一流体路径将所述第一构件的第一通道流体地连接到所述第二构件的第一通道，所述第二流体路径将所述第一构件的第二通道流体地连接到所述第二构件的第二通道。
在一些实施方式中，当所述流体导引元件处于所述第二位置时，所述第一流体路径将所述第一构件的第二通道流体地连接到所述第二构件的第一通道，所述第二流体路径将所述第一构件的第一通道流体地连接到所述第二构件的第二通道。
在某些实施方式中，所述流体导引元件大致为圆柱形。
在一些实施方式中，所述第一流体路径和第二流体路径大致为半螺旋形。
在某些实施方式中，所述第一流体路径和第二流体路径中的每个具有肾形的横截面面积。
在一些实施方式中，所述流体导引元件包括限定中心内腔的主体和延伸通过所述内腔以形成所述第一流体路径和第二流体路径的隔板。
在某些实施方式中，所述隔板沿着所述主体的第一端部和所述主体的第二端部之间的弯曲路径延伸。
在一些实施方式中，所述隔板沿着所述主体的第一端部和所述主体的第二端部之间的大致半螺旋形路径延伸。
在某些实施方式中，所述第一流体路径和第二流体路径中的每个具有大致半圆形的横截面面积。
在一些实施方式中，所述隔板从所述主体的第一端部到所述主体的第二端部以大约5度至大约180度进行扭转。
在某些实施方式中，所述隔板从所述主体的第一端部到所述主体的第二端部以大约90度进行扭转。
在一些实施方式中，所述血液流动换向阀还包括从所述流体导引元件沿径向延伸的突出部。
在某些实施方式中，所述突出部延伸通过由所述第一构件和第二构件中的至少一个限定的槽。
在某些实施方式中，所述第一构件和第二构件配合以限定所述槽。
在一些实施方式中，所述槽围绕所述第一构件和第二构件沿周向延伸。
在某些实施方式中，所述突出部沿径向延伸足够的距离，以在所述血液流动换向阀连接到血液处理机器时接合所述血液处理机器的致动器。
在一些实施方式中，所述阀保持元件包括弹性指状物，该弹性指状物配置成可释放地接合所述血液流动换向阀的流体管线连接器。
在某些实施方式中，所述致动器限定开口，该开口配置成接收从所述血液流动换向阀的流体导引元件沿径向延伸的突出部。
在一些实施方式中，所述致动器配置成旋转所述流体导引元件。
在某些实施方式中，所述血液处理系统还包括控制器，该控制器被编程为移动所述致动器。
在一些实施方式中，所述控制器被编程为在血液处理期间的预定时间移动所述致动器。
在某些实施方式中，将所述流体导引元件从所述第一位置移动到所述第二位置包括相对于第一构件和第二构件旋转所述流体导引元件。
在一些实施方式中，所述流体导引元件由血液处理机器的致动器从所述第一位置移动到所述第二位置。
在某些实施方式中，所述方法还包括将信号从所述血液处理机器的控制器发送到所述致动器来移动所述流体导引元件。
在一些实施方式中，所述方法还包括将所述流体导引元件从所述第二位置移回到所述第一位置。
在某些实施方式中，所述方法还包括运行血液泵以迫使血液通过所述血液流动换向阀。
在一些实施方式中，所述方法还包括在使所述流体导引元件从所述第一位置旋转到所述第二位置之前停止所述血液泵。
在某些实施方式中，所述方法还包括测量流过所述血液流动换向阀的血液的一个或多个参数。
各实施方式可以包括以下一个或多个优点。
本文所描述的血液流动换向阀可以有利地使血液流动反向通过与其连接的流体管线，而不需要将流体管线相对彼此重新定位或扭转。减少流体管线的重新定位或扭转可以导致流体管线的更少的扭折或打结，其结果是更好地流过流体管线。
本文所描述的某些血液流动换向阀可以连接到血液处理机器(例如，血液透析机)，用于自动地使血液流动反向。其结果是，采用本文所述的自动血液流动换向阀比采用某些人工操作的血液流动换向阀可以更容易地实现血液流动反向。此外，所述系统(例如，该系统的控制单元或处理器)可以被编程为自动地使血液流动反向，并且在整个治疗过程中的指定时间进行测量。其结果是，可以在整个治疗过程中的理想时间进行这样的测量，即使临床医生不在进行手动地使血液流动反向的情况下。
下面参照附图及说明书对一个或多个实施例的细节进行阐述。通过说明书和附图以及通过权利要求书，其他的方面、特征和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是血液流动换向阀的透视图。
图2是图1的血液流动换向阀的分解透视图。
图3和图4是图1的血液流动换向阀的剖开透视图，其中阀的中心流体导引元件分别在第一位置和第二位置，以分别在正常方向和反向方向上引导流动。
图5是包括体外血液管线组的血液透析系统的示意图，其包括图1的血液流动换向阀并且连接到血液透析机。
图6是图5的血液透析机的阀容座的透视图，不带有安装的血液流动换向阀。
图7是安装在图6的血液透析机的阀容座中的图1的血液流动换向阀的示意性侧视图。
图8A和8B是血液流动分别在正常方向和反向方向上通过图1的血液流动换向阀的示意图。
图9是包括具有肾形流动通道的中心流体导引元件的血液流动换向阀的分解透视图，这些通道螺旋弯曲穿过流体导引元件。
图10和11是图9的血液流动换向阀的剖开透视图，其中中心流体导引元件分别在第一位置和第二位置，以分别在正常方向和反向方向上引导血液流动。
具体实施方式
参照图1和图2，血液流动换向阀100包括大致圆柱形的第一阀体102、大致圆柱形的第二阀体104、以及可旋转的中心流体导引元件120，其布置在形成于第一和第二阀体102、104之间的腔105(示于图3和4)中。如图2所示，第一阀体102和第二阀体104由大致圆盘形的端板142、144和从端板142、144延伸的沿周向形成的圆柱形壁146、148形成。第一和第二阀体102、104相对彼此沿轴向且旋转地固定，流体导引元件120在腔105内是可旋转的。
第一和第二阀体102、104通过片109和槽111形式的配合特征固定到彼此，所述片和槽围绕第一和第二阀体102、104的各相邻边缘形成，并且间隔开以相互对齐用于组装血液流动换向阀100。片109和槽111配置成压入彼此并相互联接。例如，片109和槽111可以包括咬合式棘爪、发生偏转并且锁定就位以连接第一和第二阀体102和104的弹性指状物、或者将阀体102和104固定在一起的其它互锁构件和元件。
仍然参照图1和图2，第一阀体102包括从端板142向外延伸的血液管线连接器156、158，第二阀体104包括从端板144向外延伸的血液管线连接器160、162。流体通道106、108、110、112延伸穿过血液管线连接器156、158、160、162和端板142、144，以提供与阀100的中心腔105的流体连通。因为第一和第二阀体102、104相对彼此旋转地固定，所以血液管线连接器156和160被固定成沿轴向彼此对齐，且血液管线连接器158和162也被固定成沿轴向彼此对齐。其结果是，流体通道106和110沿轴向彼此对齐，且流体通道108、112也沿轴向彼此对齐。然而，如将在下面所述，流体导引元件120可被旋转地定位成或流体地连接第一和第二阀体102、104的沿轴向对齐的流体通道对(106/110和108/112)或流体地连接第一和第二阀体102、104的沿轴向未对齐的流体通道对(106/112和108/110)。
如图2所示，第一阀体102包括第一槽部119A，第二阀体104包括第二槽部119B。第一和第二槽部119A、119B在第一和第二阀体102、104被固定到彼此(如图1所示)时沿轴向彼此对齐，以形成槽119。销117被固定到流体导引元件120，并且沿径向向外延伸通过槽119。销117可沿着槽119移动，以便将流体导引元件120从促使血液沿正常方向流过阀100的第一位置旋转至促使血液沿反向方向流过阀100的第二位置。
如图2所示，第一阀体102包括视觉指示器123、125，它们用于指示相对于第一和第二阀体102、104的流体导引元件120的方向。具体地，视觉指示器123、125分别包括单词“正常”和“反向”，它们被施加(例如，印刷、雕刻、模压、采用贴纸施加、或通过其它合适的方法施加)到圆柱形壁146的、与槽119的相对端部区域相邻的部分。其结果是，用户可以很容易地确定流体导引元件120在销117与指示器123相邻时处于正常流动位置，并且可以很容易地确定流体导引元件120在销117与指示器125相邻时处于反向流动位置。
血液管线(例如来自血液管线组的管路)可以连接到血液管线连接器156、158、160、162。例如，血液管线可以滑过血液管线连接器156、158、160、162，并且被固定(例如，粘附)到血液管线连接器156、158、160、162。在一些实施方式中，通过将溶剂比如环己酮施加到血液管线连接器且然后使血液管线滑过血液管线连接器而将血液管线连接到其相关联的血液管线连接器。
参照图2，可旋转的中心流体导引元件120被布置且配置成围绕流动换向阀100的纵向轴线115旋转，从而根据需要引导在第一阀体102的流体通道106、108和第二阀体114的流体通道110、112之间的流动。可旋转的流体导引元件120由形成内部流动腔的圆柱形外壁122和将该内部流动腔分成第一流体路径126A和第二流体路径126B的内部半螺旋隔板124形成。隔板124围绕纵向轴线115扭转以形成半螺旋轮廓。这种配置的结果是，第一流体路径126A和第二流体路径126B遵循扭转的弯曲轮廓。隔板124通常具有沿着半螺旋轮廓扭转的平滑渐进的表面。第一流体路径126A和第二流体路径126B基本上是相同的形状和大小，并且遵循通过流体导引元件120的类似定向的路径。
沿其轴向长度，隔板124以一角度旋转或扭转，该角度允许轴向对齐的流体通道106、110和轴向对齐的流体通道108、112在所述流体导引元件处于正常流动方向(图3所示)时被流体地连接、以及允许轴向未对齐的流体通道106、112和轴向未对齐的流体通道108、110在所述流体导引元件处于反向流动方向(图4所示)时被流体地连接。具体地，当流体导引元件120处于正常流动方向时，流体路径126A将流体通道106连接到流体通道110，流体路径126B将流体通道108连接到流体通道112。当流体导引元件120处于反向方向时，流体路径126B将流体通道106连接到流体通道112，流体路径126A将流体通道108连接到流体通道110。由于第一和第二流体路径126A、126B是半-圆形的并且在流体导引元件120的圆柱形外壁122内沿周向几乎180度延伸，所以隔板124的扭转角通常只需要大到足以克服流体通道的宽度以及隔板124的宽度即可。例如，隔板扭转角可以是约5度至约180度(例如，约60度至约120度、约90度)。
流体导引元件120需要旋转以使血液流动反向通过阀的距离取决于隔板124的扭转角和流体通道的布置。随着扭转角增加，使血液流动反向通过阀100所需的旋转行程距离也将增加。通常，隔板124配置成使得使流体导引元件120围绕纵向轴线115旋转约5度至约180度(例如，约60度至约120度、约90度)足以使血液流动反向。
流体导引元件120的尺寸设置成当第一和第二阀体102、104被固定到彼此时在第一和第二阀体102、104之间的腔105内建立压配合型密封。例如，流体导引元件120可以具有的轴向长度大于或等于腔105的轴向长度。另外，流体导引元件120的圆柱形壁122可以具有的外径大于或等于腔105的直径。
压配合密封能够有助于限制不慎流出第一流体路径126A和第二流体路径126B。例如，流体导引元件120与第一和第二阀体102、104的端板142、144之间的紧密配合能够有助于限制血液在第一和第二流体路径126A、126B之间流动并且/或者有助于限制血液从第一和第二流体路径126A、126B流动到腔105的外部区域。同样地，流体导引元件120的圆柱形壁122与第一和第二阀体102、104的壁146、148的内表面之间的紧密配合在血液逸出流体路径126A、126B之一的情况下能够有助于防止血液泄漏到围绕流体导引元件120的外周空间中。
从流体导引元件120的圆柱形外壁122径向向外延伸的销117通常与圆柱形外壁122整体地模制。可替代地，可以通过使用其他合适的技术将销117连接到圆柱形外壁122。例如，可以通过使用紧固件(例如，螺纹紧固件)、粘合剂粘合、热粘合、或化学粘合将销状构件117连接到圆柱形外壁122。
第一和第二阀体102、104和流体导引元件120通常由一种或多种生物相容的高冲击热塑性或热固性材料制成。在一些实施方式中，阀体102、104由丙烯酸系共聚物化合物(例如，生物相容的高冲击MMA/苯乙烯/丙烯腈三元共聚物或类似的可注射成型的热塑性化合物)形成。然而，另外或可替代地，可以使用其他的医用级材料，比如聚碳酸酯、聚砜、或这些类型材料的共混物。通常，通过使用注射模制技术来形成第一和第二阀体102、104和流体导引元件120。然而，另外或可替代地，可以使用其他的技术，比如蚀刻和机械加工。
图3和图4是分别示出了处于正常流动方向和反向流动方向的流体导引元件120的剖开透视图。流体导引元件的圆柱形外壁122的部分已被切除，以提供扭转隔板124的清晰视图。如图所示，流体导引元件120可以在腔105内旋转，以将不同通道彼此流体地连接，以使流体流动在血液流动换向阀100内反向。特别地，当流体导引元件120处于正常流动方向(如图3所示)时，隔板124相对于静止流体通道被定位成使得轴向对齐的流体通道106、110经由流体路径126A流体地连接且轴向对齐的流体通道108、112经由流体路径126B流体地连接。当流体导引元件120处于反向流动方向(如图4所示)时，隔板124相对于静止流体通道被定位成使得轴向未对齐的流体通道106、112经由流体路径126B流体地连接且轴向未对齐的流体通道108、110经由流体路径126A流体地连接。
图5示意性地示出了包括血液管线组的血液透析系统200，其包括连接到血液透析机201的血液流动换向阀100。血液流动换向阀100被装配到沿着血液透析机201的前表面安装的阀容座250。动脉和静脉血液管线212和214分别连接到第一阀体102的血液管线连接器158和156，出口和入口血液管线206和208分别固定到第二阀体104的血液管线连接器162和160。
如图5所示，第二阀体104经由出口血液管线206流体地连接到泵202，并且经由入口血液管线208流体地连接到透析器204。泵202经由连接管210流体地连接到透析器204。在阀100的相对侧上，动脉和静脉血液管线212、214流体地连接到第一阀体102，并且可以在治疗过程中连接到患者。在治疗过程中，如将在下面所讨论，阀100的流体导引元件120可以旋转，以使血液流动在动脉和静脉血液管线212、214内反向，而不用颠倒血液泵202的操作或扭转管线206、208、212、214。
血液管线206、208、210、212和214可以是任何各种类型的血液管线。在一些实施例中，血液管线由一种或多种兼容的材料比如聚氯乙烯(PVC)、邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)、聚烯烃等形成。然而，另外或可替代地，可以使用其它的常规血液管线材料。
泵202可以是能够迫使血液流过系统200的任何各种泵送装置。合适泵送装置的示例包括蠕动泵，比如可从Sarns公司(Ann Arbor,Michigan)获取的那些泵。
透析器204可以包括任何各种透析器。合适透析器的示例包括Fresenius 系列透析器。
参照图6，阀容座250包括阀保持元件(例如，弹性指状物或夹紧装置)252，其的尺寸被确定且配置成在使用过程中抓握血液流动换向阀100。每个阀保持元件252具有朝向阀插入区域向内突出的指状元件253。指状元件253配置成抓握血液管线连接器156、158、160、162，并且有助于在血液处理和流动反向过程中保持血液流动换向阀100大致静止。
销移动装置或致动器254基本上位于阀保持元件252的中心，并且突出穿过形成在血液处理机器的面中的孔256。致动器254具有销槽258，其的大小被确定且配置成接收血液流动换向阀100的销117。如图所示，致动器254采用旋转构件260的形式，其在转动时可以使销117相对于静止的血液流动换向阀100移动。旋转构件260连接到可以使旋转构件260旋转的马达(例如，电动马达)。其结果是，致动器254可以使流体导引元件120移动，并且通过阀100使血液流动反向。
血液透析机201包括控制器(例如，微处理器)，其电连接到与旋转构件260相连的马达。信号可以从控制器被发送到马达，以操作旋转构件260。控制器通常还连接到血液透析机201的定时器和/或传感器，使得控制器可以从这些部件接收信号，并且基于从这些部件接收到的信号来操作旋转构件260。在一些实施方式中，控制器被编程为发送信号，以使旋转构件260旋转，因此在治疗期间的指定时间通过阀100使血液流动反向。在这样的实施方式中，控制器可以从定时器接收表示治疗已经进行了多久的信号，并且会导致旋转构件260在达到预定时间时旋转。另外或可替代地，控制器可以被编程为在接收到表示传感器(例如，压力传感器)的读数在预定范围之外的信号时使旋转构件260旋转。
图7示出了安装在阀容座250中的血液流动换向阀100的示意性侧视图。如图所示，血液管线连接器156、158、160、162被夹到其相关的阀保持元件252中，使得血液流动换向阀100在使用过程中被保持成相对于血液透析机201大致静止。阀100的销117设置在旋转构件260的销槽258中，使得血液流动换向阀100被阀容座250接合以供使用。
图8A和8B示出了使用血液透析系统200来执行血液透析的示例性方法。参照图8A，动脉和静脉血液管线212和214分别连接到患者的动脉和静脉。可以使用任何各种公知的方法将动脉和静脉血液管线212和214连接至患者。例如，血液管线212和214可以流体地连接至植入患者内的瘘管、接枝或分枝，其将患者的静脉连接到患者的动脉。
开始治疗时，阀100配置成处于正常流动方向，其中动脉血液管线212经由流体导引元件120的第二流体路径126B与出口血液管线206流体地连接，且静脉血液管线214经由流体导引元件120的第一流体路径126A与入口血液管线208流体地连接。当在此位置时，如上所讨论，销117与指示器123对齐，其显示术语“正常”，以通知临床医生阀100处于正常流动位置。然后激活血液泵202，促使血液通过动脉血液管线212和出口血液管线206被从患者的动脉抽取至泵202。然后迫使血液通过连接管线210至透析器204，其中血液被过滤。在离开透析器204之后，血液继续通过入口血液管线208与静脉管线214至患者。血液经由静脉管线214重新进入患者的静脉。血液总体上以约300毫升/分钟的流速被泵送通过系统100。然而，其他的流速也是可能的。例如，泵202可以配置成以约50毫升/分钟至约600毫升/分钟的速率泵送血液。
如上所讨论，在血液透析期间的特定时间可能期望的是使血液的流动反向。例如，某些参数可以在标准流动和反向流动配置中被测量，并且相互比较以确定血液通路流速。例如，确定血液通路流速的方法的示例描述在美国专利号5830365和美国专利号6648845中，它们通过引用并入本文。
当透析系统200确定出通过血液流动换向阀100使血液流动反向是合适的时，泵202通常被短暂停止。一旦血液流动停止，透析系统200的控制器就将信号发送到阀容座250的旋转构件260。然后，旋转构件260旋转以移动销槽258(即，在图7所示的方向上向下移动销槽258)，从而移动销117。随着销117从正常流动位置移向反向流动位置，隔板124在血液流动换向阀100内朝向其流体连接流体通道的位置转动，从而诱导反向流动。
在被置于图8B所示的反向流动位置之后，动脉血液管线212经由流体导引元件120的第二流体路径126B与入口血液管线208流体地连接，且静脉血液管线214经由流体导引元件120的第一流体路径126A与出口血液管线206流体地连接。然后重新启动泵202，促使血液从患者的静脉被抽取，并且通过静脉血液管线214和出口血液管线206被抽取到泵202。然后，血液通过透析器204，并且流过入口血液管线208。然后，血液通过阀100到动脉血液管线212。血液经由动脉血液管线212重新进入患者的动脉。反向流动期间，泵202以正常流动期间所操作的相同方式被操作(即，相同的方向)。泵202在反向流动操作期间通常以约300毫升/分钟的速率泵送血液。然而，其他的流速也是可能的。例如，泵202可以配置成以约50毫升/分钟至约600毫升/分钟的速率泵送血液。
在反向血液流动的所需时间段结束之后，泵202再次停止，并且流体导引元件120回转到正常流动位置。然后重新启动泵202，并且血液处理得到恢复。
虽然上面已经对各种实施例进行了描述，但其他实施例也是可能的。
尽管流体导引元件120已被描述为压配在形成于第一和第二阀体102、104之间的腔105内，以便创建流体导引元件120的端部与第一和第二阀体102、104的端板142、144之间的液密密封，但是另外或可替代地，还可以使用其它密封技术。例如，在一些实施例中，垫片连接到流体导引元件120的每个轴向端部。垫片可以具有的形状对应于流体导引元件120的端面的形状。例如，每个垫片可以包括外环状构件和中央隔板，该隔板延伸通过环状构件的中央孔以形成两个半圆形的流动通道。垫片可以连接(例如，粘附、热粘结、化学粘结、或超模压)到流体导引元件120的端部，使得垫片的流体通道与流体导引元件120的流体路径126A和126B对齐。垫片在流体导引元件120的端部与第一和第二阀体102、104的端板142、144之间被压缩，以在流体导引元件120的端部与第一和第二阀体102、104的端板142、144之间形成液密密封。垫片可以包括具有的硬度为约30肖氏D至约40肖氏D(例如，约30肖氏D)的一种或多种生物相容的材料。可以形成垫片的材料的示例包括聚异戊二烯胶乳、硅酮、橡胶(krayton)、以及这些类型材料的共混物。
在一些实施方式中，流体导引元件(例如，圆柱形外壁122和/或隔板124)和/或第一阀体102与第二阀体104可以包括流体密封元件(例如，O形环样式密封擦拭器或其它密封元件)，沿其边缘布置以限制流体意外地从第一流体路径流动到第二流体路径。
在一些实施方式中，所述阀体之一包括基本上限定整个槽的凹槽部分，相对的阀体不包括槽部。另外或可替代地，所述流体导引元件可以包括其他类型的突出部，这些凸起允许流体导引元件在血液流动换向阀内移动。例如，在一些实施方式中，流体导引元件包括具有暴露在槽内的齿的区域，这些齿配合地接合血液流动换向阀外部的齿轮的齿。
尽管血液流动换向阀状态指示器123、125已经使用用于第一阀体的语言进行描述，但是还可以使用其他类型的指示器用于表示血液流动换向驱动器的状态。例如，在一些实施方式中，着色的数字或符号提示可以用来指示血液流动换向阀的状态。另外或可替代地，指示器可以用于血液流动换向阀的其它部件。例如，指示器可以用于第二阀体，或者指示器可以用于当流体导引元件旋转到与特定指示器相关的位置时在槽内变得可见的流体导引元件的部分。
尽管流体导引元件120通常被描述为具有由大致螺旋隔板124分成两个大致半环形螺旋流体路径的圆柱形腔，但其他配置也是可能的。例如，图9是具有包括两个螺旋流体路径322、324的流体导引元件320的另一种血液流动换向阀300的分解透视图。每个流体路径322、324具有遵循通过流体导引元件320的大致螺旋形路径的大致弯曲的横截面形状(例如，肾形的横截面面积)。流体导引元件320设置在第一和第二阀体102、104之间的腔105中，并且可以在正常流动位置和反向流动位置之间旋转，以流体地连接不同的流体端板通道106、108、110、112。可以通过使用上面关于流体导引元件120所述的任何各种技术，将流体导引元件320密封在腔105内。
弯曲的流体路径322、324能够改善通过血液流动换向阀300的流体流动，以及降低血液凝固。弯曲的流体路径322、324的几何形状和布置也能够影响流体导引元件320需要旋转以便使流动反向通过血液流动换向阀的角向距离。流体导引元件320必须旋转以使流动反向通过阀300的旋转角度取决于若干个因素(包括流体路径322、324的轴向长度和扭转角)。所需的旋转角度通常可以通过从180度减去流体路径的扭转角而得到确定。因此，随着扭转角的增加(以及流体路径322的跨度和大小的增加)，使流动反向所需的旋转角度减少。流体路径322、324通常设计成使得使流体导引元件320围绕阀300的纵向轴线旋转约5度至约180度(例如，约60度至约120度、约90度)足以使流动反向通过阀300。
图10和图11是示出了流体导引元件320相对于第一和第二阀体102、104的不同位置的剖开透视图。参照图10，当流体导引元件320相对于第一和第二阀体102、104布置在第一位置(例如，正常流动位置)时，第一流体路径322流体地连接轴向对齐的流体通道106和110，第二流体路径324流体地连接轴向对齐的流体通道108和112。参照图11，当流体导引元件320相对于第一和第二阀体102、104布置在第二位置(例如，反向流动位置)时，第一流体路径322流体地连接轴向未对齐的流体通道108和110，第二流体路径324流体地连接轴向未对齐的流体通道106和112，以使血液流动反向通过阀300。
阀300可以被并入到血液管线组中，并且以上面关于阀100所述的方式连接到血液透析机201。因此，致动器254可以用于在治疗过程中使血液流动自动反向通过阀100。
尽管血液流动换向阀100、330包括用于将阀体102、104彼此固定的配合片和槽，但是还可以使用其他装置或技术。例如，另外或可替代地，除了互锁的片和槽之外，还可以使用紧固件(例如，螺纹紧固件(例如，螺栓或螺钉)、铆钉、或其它紧固件)。在一些实施方式中，阀体之一包括周向形成的凹槽或凸缘，其尺寸被确定成接收围绕相邻边缘或另一阀体设置的周向形成的弹性锥形环或由其接合。通过使用周向形成的凹槽和环，这两个阀体可以被压在一起，环可以咬合到凹槽中，从而将阀体固定在一起。在一些实施方式中，第一和第二阀体102、104包括螺纹部分，其允许它们被拧至彼此。在一些实施方式中，可以使用单独的装置比如夹具，以将第一阀体102按压到第二阀体104上。
尽管血液透析机201的致动器254已经被描述为是可旋转的，但是该致动器还可以包括具有接收血液流动换向阀的销的孔的垂直可移动元件。另外或可替代地，阀保持元件可以包括移动齿轮，其配置成接合安装在血液流动换向阀上的配合齿轮，以移动流体导引元件。
尽管血液管线已经被描述为通过使用粘合剂粘合到血液管线连接器，但是还可以使用其它技术。例如，血液管线可以热粘合和/或化学粘合到血液管线连接器。作为另一示例，血液管线和血液管线连接器可以包括配合的鲁尔锁定机构，其可用于将血液管线固定到血液管线连接器。
尽管血液流动换向阀已被描述为与能够根据需要使血液流动自动反向通过阀的透析机结合使用，但其他配置也是可能的。例如，在一些实施方式中，用户(例如，临床医生、患者或施用血液处理过程的其它人员)将流体导引元件从正常流动位置手动地移动至反向流动位置(例如，通过抓握从流体导引元件径向延伸的突出部)。
尽管血液流动换向阀已被描述为用于血液透析系统的部件，但是另外或可替代地，还可以将血液流动换向阀与其它类型的血液处理系统(其中流动反向是所期望的)一起使用。其它类型的血液处理系统的示例包括血浆除去装置、自体输血装置以及血吸收(hemoabsorptive)装置。
已经对多个实施例进行了描述。然而，要理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，其他实施例也在以下权利要求的范围之内。

Claims (23)

1.一种血液流动换向阀，包括：
第一构件，其具有第一通道和第二通道；
第二构件，其具有第一通道和第二通道，所述第一构件和第二构件相对彼此被可旋转地固定，使得所述第一构件的第一通道与所述第二构件的第一通道对齐，所述第一构件的第二通道与所述第二构件的第二通道对齐；以及
流体导引元件，其设置在形成于所述第一构件和第二构件之间的腔中，所述流体导引元件相对于所述第一构件和第二构件在第一位置与第二位置之间绕着血液流动换向阀的纵向轴线旋转，在第一位置处，所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第一通道流体地连接，且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第二通道流体地连接，在第二位置处，所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第二通道流体地连接，且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第一通道流体地连接，
其中，所述第一通道沿着大致平行于所述纵向轴线的轴线对齐，所述第二通道沿着大致平行于所述纵向轴线的轴线对齐。
2.根据权利要求1所述的血液流动换向阀，其中，所述流体导引元件限定第一流体路径和第二流体路径。
3.根据权利要求2所述的血液流动换向阀，其中，当所述流体导引元件处于所述第一位置时，所述第一流体路径将所述第一构件的第一通道流体地连接到所述第二构件的第一通道，所述第二流体路径将所述第一构件的第二通道流体地连接到所述第二构件的第二通道。
4.根据权利要求3所述的血液流动换向阀，其中，当所述流体导引元件处于所述第二位置时，所述第一流体路径将所述第一构件的第二通道流体地连接到所述第二构件的第一通道，所述第二流体路径将所述第一构件的第一通道流体地连接到所述第二构件的第二通道。
5.根据权利要求2所述的血液流动换向阀，其中，所述流体导引元件大致为圆柱形。
6.根据权利要求2所述的血液流动换向阀，其中，所述第一流体路径和第二流体路径大致为半螺旋形。
7.根据权利要求6所述的血液流动换向阀，其中，所述第一流体路径和第二流体路径中的每个具有肾形的横截面面积。
8.根据权利要求2所述的血液流动换向阀，其中，所述流体导引元件包括限定中心内腔的主体和延伸穿过所述内腔以形成所述第一流体路径和第二流体路径的隔板。
9.根据权利要求8所述的血液流动换向阀，其中，所述隔板沿着所述主体的第一端部和所述主体的第二端部之间的弯曲路径延伸。
10.根据权利要求9所述的血液流动换向阀，其中，所述隔板沿着所述主体的第一端部和所述主体的第二端部之间的大致半螺旋形路径延伸。
11.根据权利要求8所述的血液流动换向阀，其中，所述第一流体路径和第二流体路径中的每个具有大致半圆形的横截面面积。
12.根据权利要求8所述的血液流动换向阀，其中，所述隔板从所述主体的第一端部到所述主体的第二端部以5度至180度进行扭转。
13.根据权利要求12所述的血液流动换向阀，其中，所述隔板从所述主体的第一端部到所述主体的第二端部以大约90度进行扭转。
14.根据权利要求1所述的血液流动换向阀，还包括从所述流体导引元件沿径向延伸的突出部。
15.根据权利要求14所述的血液流动换向阀，其中，所述突出部延伸通过由所述第一构件和第二构件中的至少一个限定的槽。
16.根据权利要求15所述的血液流动换向阀，其中，所述第一构件和第二构件配合以限定所述槽。
17.根据权利要求16所述的血液流动换向阀，其中，所述槽围绕所述第一构件和第二构件沿周向延伸。
18.根据权利要求15所述的血液流动换向阀，其中，所述突出部沿径向延伸足够的距离，以在所述血液流动换向阀连接到血液处理机器时接合所述血液处理机器的致动器。
19.一种血液处理系统，包括：
血液流动换向阀，其包括：
第一构件，其具有第一通道和第二通道；
第二构件，其具有第一通道和第二通道，所述第一构件和第二构件相对彼此被可旋转地固定，使得所述第一构件的第一通道与所述第二构件的第一通道对齐，所述第一构件的第二通道与所述第二构件的第二通道对齐；和
流体导引元件，其设置在形成于所述第一构件和第二构件之间的腔中，所述流体导引元件相对于所述第一构件和第二构件在第一位置与第二位置之间绕着血液流动换向阀的纵向轴线旋转，在第一位置处，所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第一通道流体地连接，且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第二通道流体地连接，在第二位置处，所述第一构件的第一通道和所述第二构件的第二通道流体地连接，且所述第一构件的第二通道和所述第二构件的第一通道流体地连接，所述第一通道沿着大致平行于所述纵向轴线的轴线对齐，所述第二通道沿着大致平行于所述纵向轴线的轴线对齐；以及
血液处理装置，其包括：
阀保持元件，其配置成将所述血液流动换向阀固定到所述血液处理装置；和
致动器，其配置成将所述血液流动换向阀的流体导引元件从所述第一位置移动到所述第二位置。
20.根据权利要求19所述的血液处理系统，其中，所述阀保持元件包括弹性指状物，该弹性指状物配置成可释放地接合所述血液流动换向阀的流体管线连接器。
21.根据权利要求19所述的血液处理系统，其中，所述致动器限定开口，该开口配置成接收从所述血液流动换向阀的流体导引元件沿径向延伸的突出部。
22.根据权利要求19所述的血液处理系统，还包括控制器，该控制器被编程为移动所述致动器。
23.根据权利要求22所述的血液处理系统，其中，所述控制器被编程为在血液处理期间以预定时间移动所述致动器。
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