CN104797280B - 带有一体的过滤器的止回阀 - Google Patents

Abstract

一种适合与静脉注射装置及其类似装置一起使用的止回阀，该止回阀提供了阻止污染物影响止回阀薄膜密封性能的上游过滤器。该过滤器可以使用一体接合于过滤器壳体的过滤介质，提供简单并且牢固的结构。

Description

带有一体的过滤器的止回阀

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2013年1月2日提交的申请号为61/748,236的美国专利申请的优先权并在此通过引用并入本文申请中。

发明领域

本发明总体涉及单向止回阀，并且特别涉及在医用液体输送系统中使用的单向止回阀；而且更特别地，本发明涉及在静脉注射装置中的保护止回阀性能的污染物滤网和微粒分离特征。

发明背景

众所周知，提供静脉注射药物及液体输送系统，该系统包括连接至生理盐水或者其他液体袋的主管和可以连接至药物或者其他治疗液体供给的分支或者辅助管。分支管和主管在Y型接头处相连接。止回阀被置于主管中以防止辅助流体回流至主液体袋。在输送药物时，止回阀上的回流压力将止回阀关闭，以防止药物回流至生理盐水或者其他非药物袋中。当未通过辅助管输送药物或者其他液体时，生理盐水自由流过止回阀。

为此目的的一种已知的止回阀已由美国专利4,765,372所教导，该专利在此通过引用并入本文申请中。这一被公开的止回阀包括壳体，位于壳体内部的可偏压的膜片和由壳体承载的阀座，膜片可以被对抗阀座驱动。壳体有流体入口和流体出口。膜片优选地横贯于流体流过壳体的预选的方向放置，以控制通过其的流体流动。膜片可以被对抗阀座驱动，从而阻止流体以与预选的流动方向的相反的方向流动。壳体接合膜片的相对的两侧，从而膜片表面可以在膜片不离开其在止回阀内部的工作位置的情况下被远离或者朝向阀座移动。

虽然上述类型的止回阀成功地起了作用，但是系统内的污染物会干扰正常运行。如果污染物颗粒嵌进了膜片或者密封面，则可能不能提供适当的密封。污染物颗粒可能会将膜片推开，在这种情况下从辅助通道输配的药物可能会回流通过止回阀，因此阻止了病人接收到正确的药物剂量浓度或者药物的及时输送。

污染物可在静脉注射装置的制造和组装过程中产生。来自于许多来源的颗粒可以移动并且被收集(trap)到静脉注射装置中，随后被流体携带至止回阀中。污染物颗粒的来源包括和是在其它材料的处理、加工及移动的过程中所产生并进入到静脉注射装置系统中的副产品。例如，已知切割管子并组装袋的针头部件，以能够附接到相关的装置。切割管子或者刺穿管子时会产生管子碎片，如果这些碎片移入止回阀，则会损害阀门的密封功能。来自于环境的其它颗粒也可能被收集在静脉注射装置中进而被携带到止回阀。

PCT专利申请WO 2010/107597描述了带有一体的滤网的止回阀，这种滤网可以困住(trap)污染物颗粒使其远离止回阀的密封表面，这一专利申请在此通过引用并入本文申请中，并被转让给本发明的受让人。

发明内容

本发明提供了将上游过滤器一体化到止回阀组件中的改良的方法，在该方法中过滤介质被直接连接至提供入口和/或阀座的止回阀壳体元件。这一紧密的一体化减少了组装成本并且提供了一个防止污染物干扰止回阀密封效果的牢固的结构。

特别地，本发明提供了一种止回阀和和过滤器组合，该组合具有由第一和第二单件式模制热塑性塑料元件构成的壳体，第一和第二单件式模制热塑性塑料元件连接在一起以在它们之间提供空腔，并且在形成在第一单件式模制热塑性塑料元件中的入口和与所述入口相对的形成在第二单件式模制热塑性塑料元件中的出口之间提供流体连通。连接到由第一单件式模制热塑性塑料元件所形成的空腔壁的阀座，和响应于流过空腔的流体流动的弹性膜片，该弹性膜片毗邻阀座放置，借助于从出口到入口的流体流动密封阀座，并借助于从入口到出口的流体流动远离并解封阀座。过滤介质位于壳体中在入口和阀座之间，并且该过滤介质在其外缘处被一体结合至第一单件式模制热塑性塑料元件。

因此本发明的至少一个实施例的特征是明显地减少了零部件的数量，从而降低了生产可以减少止回阀故障的过滤器止回阀组合的成本。

入口可以提供埋头孔，该埋头孔提供背朝空腔的径向凸缘，其中过滤介质紧靠并且被结合至凸缘

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供了一种简单的并且机械结构牢固的弹性过滤介质的附接方法。这一实施例的进一步特征是提供了在壳体连接好之后的过滤器的后组装嵌入。

阀座可以围绕入口的开口延伸至空腔内，并且在一个可供选择的实施例中，过滤介质的外缘覆盖该开口并且被结合于阀座范围之内的空腔壁。

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供了一体式过滤器，该过滤器十分适合于冲孔及模制装配技术或者是嵌件模制，在嵌件模制中，通过将过滤介质的外缘嵌入到壳体的熔化塑料中来结合过滤器介质。

在弹性膜片将阀座密封起来时，该过滤介质可以紧靠在弹性膜片上，以支撑弹性膜片。

因此本发明的至少一个实施例的特征是给弹性膜片提供机械支撑以对抗高背压，这对于依靠伸展膜片材料来让其弯曲(compliance)的受凸缘支撑的膜片来说特别重要。

该过滤介质可以是弹性纺织物或者弹性非纺织物。

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供了一种和各种过滤介质一起使用的易于装配的过滤系统。

可以通过将过滤材料嵌入到第一单件式模制热塑性塑料元件的热塑性塑料之中来结合该过滤介质。

因此本发明的至少一个实施例的特征是允许了一种具有高机械强度和短装配时间的装配技术。

在某些实施例中该过滤介质可以是被一体模制成第一单件式模制热塑性塑料元件的一部分的有孔的热塑性塑料元件。

因此本发明的至少一个实施例的特征是将过滤器完全与壳体部件一体化以消除与过滤器相关的所有的装配步骤。

该有孔的热塑性塑料元件可以提供一组相交的直线型部件的网格，每组中的部件相交以在有规律的(regular)交叉处邻接。

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供了十分适合于简单的注射模具型腔的过滤器结构。

入口与出口可以沿着中轴线对准并且第一和第二单件式模制热塑性塑料元件可以提供绕入口与出口的末端自中轴线径向延伸的法兰盘，所述法兰盘在它们的外缘处互相连接，以形成空腔。

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供了简单的壳体结构以允许组合的过滤器与止回阀的低成本制造。

法兰盘可以提供轴向延伸特征，所述轴向延伸特征将弹性膜片外缘捕获在其间，进而当弹性膜片密封阀座时以及远离并开封阀座时，弹性膜片的整个外缘可以大致保持不动。

因此本发明的至少一个实施例的特征是通过使用外缘被支撑的膜片提供了低回流的止回阀。

阀座可以和第一单件式模制热塑性塑料元件一体模制，或者在一个可供选择的实施例中，阀座可以是位于第一和第二单件式模制热塑性塑料元件之间的第三单件式模制热塑性塑料元件，在第一和第二单件式模制热塑性塑料元件通过第三单件式模制热塑性塑料元件连接时，第三单件式模制热塑性塑料元件被第一和第二单件式模制热塑性塑料元件保持。在后一种情况下，第三单件式模制热塑性塑料元件可以提供中心孔，所述中心孔具有由阀座包围的位于第三单件式模制热塑性塑料元件的朝向空腔的第一面上的第一开口和位于第三单件式模制热塑性塑料元件的与第一面相对的第二面上的第二开口。在后一个实施例中，过滤介质的外缘围绕第二开口紧靠并被结合至第三单件式模制热塑性塑料元件的与第一面相对的第二面。

因此本发明的至少一个实施例的特征是本发明提供了额外的壳体部件，以形成辅助空腔，用于容纳过滤器元件，以在不危害阀门作用的情况下(例如通过增大阀座的方式可能会促发额外的泄漏)允许增大过滤面积。

第三单件式模制热塑性塑料元件可以提供过滤介质，该过滤介质是被一体模制为第三单件式模制热塑性塑料元件的一部分的有孔的热塑性塑料元件。

因此本发明的至少一个实施例的特征是允许对壳体和过滤介质的使用不同的模制技术以在生成小孔过滤介质时提供更大的弹性。

在阅读过下面的具体的说明、权利要求和附图之后，本发明的其它特征和优势对本发明技术人员将显而易见，在下面的说明、权利要求和附图中，相似的附图标记指代相似的特征。

附图说明

图1是具有本发明的过滤器/止回阀的静脉注射装置的部分立体视图；

图2是本发明第一个实施例的分解立体视图，其显示了上部和下部壳体部件可容纳提供止回阀功能的弹性膜片；

图3是本发明第一个实施例沿线3-3的剖视图，其中弹性膜片处于阻挡回流的密封位置；

图4是图3的不完全部分，其中弹性膜片处于允许顺流的开启位置；

图5与图3相似，其显示了本发明的第二个实施例；

图6与图5相似，其显示了本发明的第三个实施例；

图7a及图7b与图6相似，其显示了本发明的具有模制过滤器的第四个实施例和该模制过滤器的部分细节；和

图8a，8b和图9与图7a和图7b相似，其显示了本发明的具有微型模制过滤器的第五个实施例。

在详细说明本发明的实施例之前，需要理解的是本发明并不局限于其专利申请中的如下列描述或者附图所规定的结构细节及部件布置。本发明可以有其它实施例并且可以通过不同的方式被实践或实施。此外，需要理解的是此处所使用的措辞和术语是以描述为目的而不应该被视为有限制性。对于“包含”与“包括”及其变体的使用旨在包括其后的所有条目和等同物以及另外的项目和等同物。

具体实施方式

现参考图1，静脉注射装置系统10被示出，该静脉注射装置系统10中包括静脉注射止回阀12。静脉注射装置系统10包括承载着静脉注射泵16的静脉注射支撑柱或者支撑杆14，静脉注射泵16用以管理自主流体子系统18和分支或者辅助流体子系统20的流体流动。静脉注射支撑柱或者支撑杆14包括第一和第二悬臂22,24，主流体子系统18和辅助流体子系统20自第一和第二悬臂22,24悬吊下来。静脉注射泵16通过供应管26从主流体子系统18和分支或者辅助流体子系统20接收流体并且对来自供应管26的流体进行控制及将来自供应管26的流体通过病人用静脉注射管28输送给病人。

主流体子系统18包括主流体来源，例如可能包括或者含有用以给病人注射的生理盐水或者其他流体的流体袋30。流体袋30通过绳子或者带子32自悬臂22悬吊下来。流体袋30的出口特征34与滴注器36相连。流体管38将流体流从滴注器36输送至Y型接头40。止回阀12放置于Y型接头40上游的流体管38中并且使得流体能够从流体袋30流至静脉注射泵16，同时防止流体从辅助流体子系统20朝向输流体30回流。

分支或者辅助流体子系统20包括辅助流体来源，例如可能含有用以输送给病人进行治疗的药物或者其他流体的流体袋39。流体袋39通过绳子或者带子42自悬臂24悬吊下来。流体袋39的出口特征44与滴注器46相连。辅助流体管48将流体流从滴注器46输送至Y型接头40。流量调节器50可用在流体管48上以控制从流体袋39到静脉注射泵16的流速。

需要理解的是，除了将在下文中被进一步描述的止回阀12之外，所显示和描述的示例性的静脉注射装置系统10的部件实质上只是一种示例，而且止回阀12可以以其它目的被用于其它类型的静脉注射系统和其它类型的流动系统中。

参考图2，止回阀12可以提供入口壳体段60和出口壳体段62而且入口壳体段60和一个出口壳体段62均拥有分别沿公共轴线68延伸的孔64和66。按照在这一技术领域内所熟知的附接方式，孔64和66可以容纳如参考图1所讨论的液体管38的上端和下端。

孔64和66的相对的末端可以贯通分别位于入口壳体段60和出口壳体段62处的法兰盘70和72，法兰盘70和72围绕轴68径向延伸。相对的法兰盘70和72可以于它们的外缘74处连接在一起限定不透液腔76，这个不透液腔76是从入口壳体段60的孔64到出口壳体段62的孔66的连续通道的一部分。

入口壳体段60和出口壳体段62均可以是单件式模制热塑性塑料部件，例如，通过将热塑性塑料单次注入到模具型腔中模制而成。该热塑性材料可以是各种合成材料中的一种，比如聚乙烯，聚丙烯或者是诸如此类的提供医用等级生物相容性的材料。

圆形的弹性体薄膜80可以拥有增大了的边缘82，该边缘可以被捕获在围绕法兰盘70和72的外缘74延伸的相对的槽81中。当边缘82被捕获在槽81中时，随着流体流经止回阀12，弹性体薄膜80的中间部分可向着入口壳体段60或者出口壳体段62弯曲。一组外围开孔84可以被提供在边缘82以及弹性体薄膜80的中部之间来允许流体通过。弹性体薄膜80是柔韧并且有弹性的材料，比如流体不能渗透的合成橡胶。

参考图3，当液流朝向入口壳体段60返回时，弹性体薄膜80对抗围绕着孔64的开口90并且延伸入空腔76的环形阀座86的外缘被拉伸。环形阀座86位于外围开孔84的内侧并且因此当环形阀座86与弹性体薄膜80相接触时，它仅仅阻挡了孔64与空腔76之间的通道，进而将止回阀12密封，阻挡流体并从完全防止了回流。

参看图2，相反地，当流体向前并且向下朝向出口壳体段62流动时，弹性体薄膜80对抗径向的肋条状物92被拉伸，这阻止弹性体薄膜80的进一步扩张，但允许流体流过外围开孔84和在出口壳体段62内的通道96，并流过通向出口孔66的开口94。

在图3和图4所示的实施例中，孔64是提供了沿轴径向的并且表面朝上的凸缘100的埋头孔，该凸缘100是在孔64通过开口90进入空腔76时减小直径而形成。例如，具有和孔64的较大部分的直径相等的直径的盘状的过滤介质102在其边缘处与凸缘100相结合，以覆盖住开口90。结合系统可以使用超声波焊接、热封、黏结或者其他附接方式。在一个实施例中，结合过程可以将过滤介质102的材料嵌入到入口壳体段60的热塑性塑料中，例如，通过嵌件模塑或者通过部分熔化入口壳体段60和/或过滤介质102的热塑材料的方式。

如图5所示，在一个可供选择的实施例中，过滤介质102可以附接至入口壳体段60的法兰盘70的朝向空腔76的下表面，并处于环形阀座86之内。特别的，向下的开口90可以通向沿径向延伸的并处于环形阀座86的之内的面104，并且通过上述技术过滤介质102的边缘被结合到环形阀座86。在这个位置上，对抗弹性体薄膜80的流体的向上回流将弹性体薄膜80中心压至过滤介质102中，过滤介质102支撑弹性体薄膜80，防止其拉伸超过弹性极限，并且防止其在承受非常高的背压的情况下遭受功能损失。在所有其他方面，止回阀12和上述图2与图3所描述的止回阀相同。

这一实施例特别适合于冲孔得到过滤介质102，例如对一体化到注射成型工艺中的过滤介质的连续的薄片冲孔得到过滤介质102，或者使用从材料薄片冲切下来的圆盘状物进行嵌件模制，并在模制入口壳体段60时对其进行嵌件模塑。

参考图6，在另一个可供选择的实施例中，法兰盘70和72可以通过直径与法兰盘70和72大体相等的阀座部件106彼此连接，该阀座部件106的上缘与法兰盘70相连(如图所示)并且下缘与法兰盘72相连。阀座部件106提供了围绕沿轴向与开口90对准且直径与开口90大体相当的孔108的环形阀座86。阀座部件106进一步提供了槽81用以如上文所述捕获弹性体薄膜80的边缘82。

重要的是，阀座部件106提供了环绕着孔108上缘的埋头孔的上表面110，该表面与围绕开口90下缘的埋头孔的下表面112成镜像及相对的关系。过滤介质102可以夹在法兰盘70和阀座部件106的上表面之间，位于由相对的埋头孔的表面110和112形成的辅助空腔114内，横跨轴68，以过滤开口90和108之间的流体流。这一实施例通过空腔114有效的大直径提供了更大的过滤面积。

如前所述，过滤介质102可以通过上述任何方式结合在法兰盘70和阀座部件106中的一个或者两个上。可替换地，过滤介质102可以简单地被机械地夹在这些部件之间。空腔114使得能够在不会负面地影响到阀座86或者槽81的尺寸，进而因此不会影响到弹性体薄膜80的尺寸的情况下，增大过滤面积。在所有其他方面，止回阀12和上述图2与图3所描述的止回阀相同。

如图7a和7b所示，在又一个可供选择的实施例中，过滤介质102可以由具有一组开口118的模制网格116形成，例如，形成于以直角相交的直线部件120和122之间的空间内，且部件120相对于直线部件122轴向错位。模制网格116可以作为入口壳体段60模制工艺的一部分与入口壳体段60一体成型，从而过滤介质102被结合在入口壳体段60上并且横跨开口90的下缘，以提供下表面(如图所示)用以如参考上述图5所述地对弹性体薄膜80提供支持功能。

如图8a和8b和9所示，在一个可供选择的实施例中，过滤介质102可以作为独立的部件124来模制，例如，以圆盘形式，该圆盘将其下表面与环形阀座86合并，并安装到与开口90的下缘尺寸相等的圆柱形空腔之中。通过使该独立部件124可以移动，使用与用于入口壳体段60和出口壳体段62的模制工艺不同的模制工艺，其可被微型模制以在网格116中产生极其小的开口118。在安装之后，过滤介质102同样可以提供一个如图所示的下表面，用以如参考图5和7所描述地对弹性体薄膜80提供支持功能。过滤介质102可以被接合或黏贴至入口壳体段60或者可以被在弹性体薄膜80与肋条状物92的接触时产生的压力所保持。

用于过滤介质102的大小在15微米和130微米之间的滤网开孔可以由不同的模制技术来提供。

在此使用的某些术语仅作为参考，并不具有限制性。例如，诸如“上”，“下”，“上方”和“下方”这些措辞指的是用作参考的附图中的方向。诸如“前”，“后”，“后面”，“底部”和“侧面”这些措辞，描述的是在在连续但是任意的坐标系下组件中各部分的方位，这通过参考描述所讨论的部件的文字和相关附图可以清楚地了解。这些术语可以包括上文明确提起过的词语、它们的派生词以及具有类似含义的词语。类似的，除非有明确的语义表示，诸如涉及到构造的“第一”，“第二”和其它这些数字词语并不表示序列或者顺序。

当介绍本公开和示例性实施例零件或者特征时，冠词“一个”,“一个”“这个”和“所述”是指存在一个或者多个该零件或者特征。诸如“包括”，“包含”和“具有”这些措辞，是包括性的并意味着除了那些被专门提及的零件或者特征之外可能存在额外的零件或者特征。进一步需要理解的是此中所描述的方法、步骤、过程和操作，并不要求其按照所讨论的或者说明的特定的顺序进行，除非特别被明确了一定的顺序。还需要理解的是额外的或者是可替换的步骤也可以被使用。

本发明的不同特征包含于下文的权利要求中。需要理解的是本发明并不局限于其专利申请中的如下列描述或者附图所规定的结构细节及部件布置。本发明可以有其它实施例并且可以通过不同的方式被实践或实施。前述事项的变更或者修改在本发明的范围之内。还需要理解的是此处公开并且明确的发明可延伸至由文字和/或附图所提及或明确从中可知的各个特征中的两个或多个的所有可替换的组合。所有这些不同的组合构成本发明的不同方面。此处所描述的实施例阐释了已知的用于实践本发明的最佳方式并且能够使得其他本另一技术人员能利用这一发明。

Claims (6)

1.一种止回阀与过滤器组合，其包括：

由第一和第二单件式模制热塑性塑料元件构成的壳体，所述第一和第二单件式模制热塑性塑料元件连接在一起以在它们之间提供空腔，且在形成在第一单件式模制热塑性塑料元件中的入口和与该入口相对的、形成在第二单件式模制热塑性塑料元件中的出口之间提供流体连通,其中所述入口和出口每个都适合于与静脉注射管密封地连接，并且所述空腔除了穿过所述入口和出口的开口之外是密封的；

连接到由第一单件式模制热塑性塑料元件所形成的空腔壁的阀座；

弹性膜片，所述弹性膜片对流体流过空腔做出响应，该弹性膜片毗邻阀座放置以借助于从出口到入口的流体流动密封阀座，并借助于从入口到出口的流体流动远离并解封阀座；和

放置在壳体中的、位于入口和阀座之间的过滤介质；

其中该过滤介质在其外缘处被一体结合至第一单件式模制热塑性塑料元件；并且

其中所述入口提供了具有背朝所述空腔的表面的径向凸缘，并且其中，过滤介质的外缘紧靠并且被结合至所述表面。

2.根据权利要求1所述的止回阀与过滤器组合，其中过滤介质可以从由弹性纺织物或者弹性非纺织物所组成的组中选择。

3.根据权利要求1所述的止回阀与过滤器组合，其中通过将过滤介质的材料嵌入至第一单件式模制热塑性塑料元件的热塑性塑料中来结合过滤介质。

4.根据权利要求1所述的止回阀与过滤器的组合，其中入口与出口沿着中轴线对准，并且第一和第二单件式模制热塑性塑料元件提供自中轴线绕入口和出口的端部径向延伸的法兰盘，所述法兰盘在其外缘互相连接，以形成空腔。

5.根据权利要求4所述的止回阀与过滤器的组合，其中法兰盘提供轴向延伸特征，所述轴向延伸特征将弹性膜片的外缘捕获在其间，从而当弹性膜片密封阀座以及远离并解封阀座时，弹性膜片的整个外缘大致保持不动。

6.根据权利要求1所述的止回阀与过滤器的组合，其中阀座与第一单件式模制热塑性塑料元件一体模制。