CN105190252A - 旋转针和膨胀波纹管式压力指示器 - Google Patents

Abstract

公开了一种流体压力指示装置。所述流体压力指示装置包括：基部，所述基部限定有穿过所述基部的孔口；与所述基部间隔开可变距离的板，所述板限定有穿过所述板的孔；轴，所述轴包括设置在所述板的孔内的螺旋形表面；在所述基部与所述板之间延伸的第一波纹管；以及在所述基部与所述板之间延伸的第二波纹管，所述第二波纹管围绕所述第一波纹管设置，所述第一波纹管和所述第二波纹管限定出位于它们之间的第一腔室。所述第一波纹管和所述第二波纹管响应于所述第一腔室内部的压力与所述第一腔室外部的压力之间的压差而膨胀或收缩。所述基部与所述板之间的可变距离随着所述第一波纹管与所述第二波纹管的膨胀或收缩而变化，使得所述轴相对于所述板旋转。

Description

旋转针和膨胀波纹管式压力指示器

技术领域

本发明通常涉及一种压力指示器。更具体地，本发明涉及一种适用于气管内导管的可膨胀套囊的压力指示器。

背景技术

已经提出可膨胀套囊，用以对患者身体的流动内腔施加闭合压力或在医疗器械和患者身体的流动内腔之间进行密封。例如，气管内导管包括可膨胀套囊，当可膨胀套囊被插入到气管中并且膨胀以密封气管内导管和气管之间的间隙时，该可膨胀套囊与患者的气管的轮廓贴合。此外，已经提出压力指示器，用以监控可膨胀套囊内的流体压力。

申请号为4,727,887的美国专利案(下文中称为“‘877专利”)描述了一种具有闭合套囊的人工括约肌，所述闭合套囊用于向患者身体的流动内腔(例如，尿道)施加闭合压力。‘887专利进一步提出一种包括活塞组件的组合型皮下注射压力计(combinationhypodermicmanometer)，所述活塞组件适于穿过填充有流体的套筒往复运动。随着‘887专利的活塞组件穿过套筒运动，波纹管被压缩，并借此改变流体接通至波纹管的压力计内的流体的高度。然而，‘887专利的皮下注射压力计的精度依赖于压力计相对于重力的定向，使得其在实践中很难以具有精度的方式使用。另外，波纹管的破裂或泄露引起将压力计流体和与闭合套囊接触的流体混合的风险。

压力指示器包括位于透明材料制成的中空外壳内的波纹管，使得能够透过外壳看见指示器刻度，已知这种压力指示器与压力套囊一起使用。然而，这种装置会具有长的轴向长度以提供足够的指示精度，并且不可以与不透明外壳材料一起使用。

因此，需要下述的用于指示可膨胀套囊中的压力的方法和设备，所述方法和设备通过小且费用低廉的指示器提供足够的精度，并且提供对设备的空间定向不敏感的准确度。

发明内容

前述要求通过本发明在很大程度上得到满足，其中在一方面中提供了一种设备，所述设备在一些实施例中包括：板，所述板限定有穿过所述板的孔；以及能够绕轴线旋转的轴，所述轴包括设置在穿过板的孔内的螺旋形表面，其中，板的一部分与压力将要被测量的流体流体连通。

本发明的一方面有利地提供了一种流体压力指示装置，所述装置包括：基部，所述基部限定有穿过所述基部的基部孔口；与所述基部间隔开可变距离的板，所述板限定有穿过所述板的孔；能够绕第一轴线旋转的轴，所述轴包括设置在所述板的孔内的螺旋形表面；在所述基部与所述板之间延伸的第一波纹管；以及在所述基部与所述板之间延伸的第二波纹管，所述第二波纹管围绕所述第一波纹管设置，所述第一波纹管和所述第二波纹管限定出位于它们之间的第一腔室。所述第一波纹管和所述第二波纹管响应于所述第一腔室内部的压力与所述第一腔室外部的压力之间的压差而膨胀或收缩，并且所述基部与所述板之间的可变距离随着所述第一波纹管与所述第二波纹管的膨胀或收缩而变化，使得所述轴相对于所述板旋转。

本发明的另一方面有利地提供了一种可膨胀套囊系统，所述可膨胀套囊系统包括：导管，所述导管限定有所述导管中的内腔；与所述内腔流体连通的可膨胀囊状体；以及流体压力指示器。所述流体压力指示器包括：板，所述板限定有穿过所述板的孔，以及能够绕第一轴线旋转的轴，所述轴包括设置在所述孔内的螺旋形表面。所述板的一部分通过所述内腔与所述可膨胀囊状体流体连通。

本发明的另一方面有利地提供了一种流体压力指示装置，所述流体压力指示装置包括：基部，所述基部限定有穿过所述基部的基部孔口；与所述基部间隔开可变距离的板，所述板限定有穿过所述板的孔；能够绕第一轴线旋转的轴，所述轴包括设置在所述板的孔内的螺旋形表面；在所述基部与所述板之间延伸的用于限定可变容积的第一器件；以及在所述基部与所述板之间延伸的用于限定所述可变容积的第二器件，用于限定所述可变容积的所述第二器件围绕用于限定所述可变容积的所述第一器件设置。用于限定所述可变容积的所述第一器件和用于限定所述可变容积的所述第二器件限定出位于它们之间的第一腔室。所述第一腔室的容积响应于所述第一腔室内部的压力与所述第一腔室外部的压力之间的压差而膨胀或收缩，并且所述基部与所述板之间的可变距离随着所述第一腔室的容积的膨胀或收缩而变化，使得所述轴相对于所述板旋转。

因此，本文已经概括地(而不是宽泛地)描述了本发明的特定实施例，以便本发明的详细说明在此可被更好地理解并且以便本发明对本领域的贡献可以更好地被理解。当然，本发明的另外的实施例将在下文描述并且将形成本发明的从属权利要求的主题。

在这方面，在详细地说明本发明的至少一个实施例之前，应明白，本发明在本发明的应用中并不限于以下说明中陈述的或附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够为除了所描述的那些实施例以外的实施例并且能够以多种方式被实践和执行。另外，本文中所使用的用语和术语以及摘要是为了进行描述，并且不应当认为是限制性的。

照此，本领域技术人员应理解，本公开内容所基于的设想可容易地被用作用于设计执行本发明的数个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，权利要求被认为包括这种等价构造，只要其不超出本发明的精神和范围。

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施例的压力套囊系统的示意图；

图2示出根据本发明的另一实施例的压力套囊系统的示意图；

图3示出根据本发明的一个实施例的气管内导管系统的示意图；

图4示出图3中所示的气管内导管系统沿截面3-3的横截面；

图5示出根据本发明的一个实施例的压力指示器的透视图；

图6示出图5中的压力指示器的分解图；

图7示出根据本发明的另一实施例的压力指示器的变型的分解图；

图8示出图5中的压力指示器的俯视图；

图9示出了图8中的压力指示器沿着截面9-9的横截面图；

图10示出了根据本发明的实施例的波纹管组件的俯视透视图；

图11示出了图10中示出的波纹管组件的仰视透视图。

具体实施方式

将参照附图来说明本发明，附图中相同的附图标记始终代表相同的部件。根据本发明的一实施例提供了一种压力指示器，所述指示器用于检测施加到可膨胀套囊上的膨胀压力。

图1示出根据本发明的一个实施例的压力套囊系统10的示意图。压力套囊系统10包括通过供给通道16与加压流体源14流体连通的可膨胀套囊12。压力套囊系统10进一步包括与供给通道16流体连通的压力指示器18，使得来自加压流体源14的加压流体流在流动到可膨胀套囊12的途中流动穿过压力指示器18。举例而言，加压流体可以包括任何液态流体(例如，水)或任何气态流体(例如，空气)。

压力套囊系统10可包括布置在供给通道16中的第一阀20以及第二阀24，所述第二阀24从供给通道16分支出并且与该供给通道流体连通。在本发明的一个实施例中，第一阀20为止回阀，该止回阀定向成使第一阀20仅允许沿着从加压流体源14朝向可膨胀套囊12的方向的流动。在本发明的另一实施例中，第一阀20为常闭式的装有弹簧的隔离阀(spring-loadedisolationvalve)，所述常闭式的装有弹簧的隔离阀配置成通过作为加压流体源14的接合压力套囊系统10的注射器鲁尔接头来打开。在本发明的又一实施例中，阀24为手动操作的排放阀。在本发明的又一实施例中，阀24为装有弹簧的卸压阀，所述卸压阀配置成在阈值高压下从可膨胀套囊12泄压。

加压流体源14可包括：任何泵，例如，注射器、弹性球、旋转泵或容积式泵；对流体加压的增压室；它们的组合；或者本领域普通技术人员已知的用于输送加压流体的任何其它装置。可膨胀套囊12可包括弹性薄膜或本领域普通技术人员已知的在加压时膨胀的其它结构。

图2示出根据本发明的一个替代性实施例的压力套囊系统10的示意图。在图2中，压力指示器18通过分支通道25与供给通道16流体连通。此处，压力指示器18具有与供给通道16流体连通的入口，但所述压力指示器不具有出口。

现在参照图3和图4，应当领会的是，图3示出根据本发明的一个实施例的气管内导管系统26的示意图；并且图4示出图3中所示的气管内导管系统26沿截面3-3的横截面。气管内导管系统26包括细长导管28，所述细长导管在其中限定出主内腔30(参见图4)。可膨胀套囊12围绕细长导管28的外周缘32布置。在一个实施例中，可膨胀套囊12在可膨胀套囊中限定出围绕细长导管28的环形空间。

细长导管28可进一步限定出充给内腔34(参见图4)，所述充给内腔流体接通至可膨胀套囊12内的空间。供给通道16可流体接通至充给内腔34，并借此实现可膨胀套囊12和加压流体源14之间的流体连通。

图5示出根据本发明的一个实施例的压力指示器18的透视图。压力指示器18包括外壳36，外壳36限定出入口端口38并且还可限定出出口端口40。压力指示器18可通过入口端口38和出口端口40流体接通至供给通道16(参见图1)，或在不存在出口端口40时仅通过入口端口38接通至供给通道16(参见图2)。压力指示器18可以包括指针42和压力标记44。

图6示出了图5中的压力指示器18的分解图。外壳36的内表面46还在外壳中限定出空腔48。外壳36的空腔48容纳具有螺旋形表面52的轴50和波纹管组件54。波纹管组件54包括至少一个波纹管56和板58。板58限定出穿过板58的孔60，其中孔60接纳轴50的螺旋形表面52。

压力指示器18可以包括设置在外壳36上的外壳顶部62。在本发明的一个实施例中，压力标记44设置在外壳顶部62上。替代性地，压力标记44可以设置在板58上。外壳顶部62可以限定有穿过外壳顶部62的孔64，使得孔64接纳轴50。指针42可以联接到轴50的第一端部68，使得指针42与轴50一同旋转。压力指示器18可以进一步包括设置在外壳顶部62上的窗口70，使得指针42被设置在外壳顶部62与窗口70之间。

窗口70的至少一部分能够透过可见光，使得压力指示器18的使用者能够看到外壳顶部62的至少一部分、指针42、或它们的组合。此外，窗口70的整体可以是大致透明的或半透明的。在一个实施例中，半透明的压力标记71可以设置在窗口70上，使得可透过半透明的压力标记71和窗口70看见指针42。

图7示出了根据本发明的另一实施例的压力指示器18的变型的分解图。在图7中，圆盘72联接到轴50，使得圆盘72与轴50一同旋转。压力标记44可以设置在圆盘72上并且标示标记74可以设置在窗口70上，使得标示标记74不相对于外壳36运动。应领会的是，图7中示出的非限制性实施例可以包括图6中示出的任何单独或组合的特征。

现在参照图8和图9，应领会的是，图8示出了图5中的压力指示器18的俯视图，并且图9示出了压力指示器18的沿着图8中的剖切线9-9的横截面图。如图9中所示，外壳36进一步包括基部76和从基部76延伸出的壁78。外壳36的内表面46可以为壁78的面对波纹管组件54的表面。

波纹管组件54包括外波纹管80和内波纹管82，使得外波纹管80围绕内波纹管82设置。外波纹管80和内波纹管82都在外壳36的基部76与板58之间延伸。此外，外波纹管80和内波纹管82都在各波纹管的纵向端部处通过密封连接手段附接到基部76和板58。波纹管80、82与基部76以及板58之间的密封连接手段可以包括焊接、粘合剂、如螺钉或铆钉的紧固件、它们的组合、或本领域普通技术人员已知的其它紧固件。

外壳36进一步限定有穿过外壳36的流动通道84。在一个实施例中，流动通道84与入口端口38和出口端口40流体连通。在替代性实施例中，其中压力指示器18连接到压力套囊系统10的供给通道16的分支通道25(参见图2)，该流动通道84仅与入口端口38流体连通。外波纹管80、内波纹管82、基部76和板58限定出其中的第一腔室86。第一腔室86可以通过一个或多个延伸穿过基部76的基部孔口88与流动通道84流体连通。

外壳36、外波纹管80、内波纹管82、和板58可以限定出第二腔室90。第二腔室90可以与压力指示器18的周围环境92保持密封。替代性地，外壳36可以限定有穿过外壳36的孔口94，使得第二腔室90可以通过孔口94与周围环境92流体连通。

外波纹管80和内波纹管82可以包括呈大致圆筒形的柔性薄膜。波纹管80、82可以由聚合物、金属箔、纺织物、纸、它们的组合、或本领域普通技术人员已知的其它类似材料制造而成。在本发明的一个实施例中，波纹管80、82包括为波纹管80、82提供弹力的折皱结构。在本发明的另一实施例中，波纹管80、82没有折皱，而是通过形成薄膜的材料的弹性特性获得弹力。

板58与基部76根据第一腔室86与第二腔室90之间的压差而间隔开可变距离96。外波纹管80或内波纹管82的弹力可以使板58朝向外壳36的基部76偏置。此外，外波纹管80的弹力可以使板58的位置朝向最小化第一腔室86内的空间并且最大化第二腔室90内的空间的位置偏置。随着流动通道84中的压力增大，第一腔室86与第二腔室90之间的压差也会增大，从而使波纹管80、82沿轴50的轴向方向延伸。进而，板58与基部76之间的可变距离96随着流动通道84内的压力增大而增大。此外，第一腔室86内的空间随着流动通道84内的压力增大而增大。

板58沿轴50的轴线97方向的运动，使轴50通过轴50的螺旋形表面52与穿过板58的孔60的接合而旋转。基部76可以包括接合轴50的第二端部100的旋转轴承98，从而允许轴50绕轴50的轴线97旋转。此外，外壳顶部62可以包括接合轴50的旋转轴承102。因此，轴50相对于外壳36的旋转位置以及指针42的旋转位置与第一腔室86和第二腔室90之间的压差函数相关。因此，压力标记44可以设计成与外壳36上的压力标记44、71相配合而定量地或定性地指示第一腔室86与第二腔室90之间的压力的差异。

在本发明的一个实施例中，压力标记44定量地表示出感测到的压力大小。在本发明的另一实施例中，压力标记44定性地指示出压力太低的第一范围104、压力可接受的第二范围106、以及压力太高的第三范围108(参见图8)。此外，可以将第一范围104、第二范围106、以及第三范围108与独特的颜色相关联。例如，第一范围104、第二范围106、以及第三范围108可以分别与黄色、绿色、以及红色相关联。本领域技术人员应领会的是，其它类似压力标记44可以根据特定应用而应用于压力指示器18。此外，应领会的是，压力标记44的示例也应用于上文中论述的半透明压力标记71(参见图6)。

板58与基部76之间的可变距离96的改变与轴50的旋转位置的相应改变之间的关系由螺旋部分52的螺距决定。因此，轴50的螺旋部分52的螺距可以选择成：使得可变距离96的相当小的改变可以导致轴50和指针42的旋转位置的非常大的改变。因此，当可变距离96的这种变位在不存在轴50和指针42的相应旋转的情况下不明显时，可以通过利用可变距离93的小变位经由指针42指示压力来使压力指示器18的整体大小被最小化。

现在参照图10和图11，应领会的是图10示出了根据本发明的实施例的波纹管组件54的俯视透视图；并且图11示出了图10中示出的波纹管组件54的仰视透视图。波纹管组件54具有内波纹管82和外波纹管80。在一个实施例中，内波纹管从第一环状边缘112朝向端帽114沿大致的纵向方向110延伸。内波纹管82与端帽114的交汇部可以限定出第二环状边缘116。

端帽114可以从第二环状边缘116朝向外波纹管80沿大致的径向方向118延伸。端帽114与外波纹管80的交汇部可以限定第三环状边缘120。外波纹管80顺着内波纹管82沿大致纵向方向延伸离开端帽114。在另一实施例中，外波纹管80终止于第四环状边缘。

在本发明的一个实施例中，波纹管组件54可以由单个、连续的材料件制造而成。在本发明的另一实施例中，内波纹管82和端帽114可以由独立的材料件制造而成，然后通过焊接、粘合剂、或本领域普通技术人员已知的其它紧固方式连结。在本发明的又一实施例中，外波纹管80和端帽114可以由独立的材料件制造而成，然后通过焊接、粘合剂、或本领域普通技术人员已知的其它紧固方式连结。

尽管压力指示器18用于指示压力套囊系统10内的流体压力，但是压力指示器18还可用于测量得益于定量或定性流体压力指示的其它系统中的流体压力。

本发明的许多特征和优点通过详细的说明而变得更加清楚，并且因此，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的实质精神和范围内的本发明的所有这种特征和优点。此外，因为本领域技术人员容易想到许多修改和变形，所以不希望将本发明限制在所示的和所描述的精确构造和操作中，并且因此，所有适当的修改和等价物都可被认为落入本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种流体压力指示装置，包括：

基部，所述基部限定有穿过所述基部的基部孔口；

与所述基部间隔开可变距离的板，所述板限定有穿过所述板的孔；

能够绕第一轴线旋转的轴，所述轴包括设置在所述板的孔内的螺旋形表面；

在所述基部与所述板之间延伸的第一波纹管；以及

在所述基部与所述板之间延伸的第二波纹管，所述第二波纹管围绕所述第一波纹管设置，所述第一波纹管和所述第二波纹管限定出位于它们之间的第一腔室，

其中，所述第一波纹管和所述第二波纹管响应于所述第一腔室内部的压力与所述第一腔室外部的压力之间的压差而膨胀或收缩，并且

其中，所述基部与所述板之间的可变距离随着所述第一波纹管与所述第二波纹管的膨胀或收缩而变化，使得所述轴相对于所述板旋转。

2.根据权利要求1所述的流体压力指示装置，进一步包括通过所述基部孔口与所述第一腔室流体连通的流动通道。

3.根据权利要求1或2所述的流体压力指示装置，进一步包括设置在所述轴上的指针。

4.根据权利要求3所述的流体压力指示装置，进一步包括设置在所述板的面对所述指针的表面上的压力标记。

5.根据权利要求3中任一项所述的流体压力指示装置，进一步包括：

围绕所述第二波纹管的外壳；以及

设置在所述外壳的表面上的压力标记。

6.根据权利要求5所述的流体压力指示装置，其中，所述外壳的相邻于所述压力标记的部分能够透过可见光。

7.根据权利要求5所述的流体压力指示装置，其中，所述指针设置在所述板与所述外壳之间，并且可透过所述外壳和所述压力标记看见所述指针。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的流体压力指示装置，进一步包括围绕所述第二波纹管的外壳。

9.根据权利要求8所述的流体压力指示装置，其中，所述外壳和所述第二波纹管限定出位于它们之间的第二腔室，并且

其中，所述外壳限定有穿过所述外壳的外壳孔口，使得所述第二腔室通过所述外壳孔口与所述流体压力指示装置周围的周围环境流体连通。

10.根据权利要求9所述的流体压力指示装置，其中，所述第一波纹管和所述第二波纹管响应于所述第一腔室内部的压力与所述第二腔室内部的压力之间的压差而膨胀或收缩。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的流体压力指示装置，其中，所述第一波纹管和所述第二波纹管各自包括多个折皱。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的流体压力指示装置，其中，所述第一波纹管和所述第二波纹管各自呈大致圆筒形。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的流体压力指示装置，进一步包括固定至所述基部并且可旋转地联接至所述轴的轴承。

14.根据权利要求8-10中任一项所述的流体压力指示装置，进一步包括固定至所述外壳并且可旋转地联接至所述轴的轴承。

15.一种可膨胀套囊系统，包括：

导管，所述导管限定有所述导管中的内腔；

与所述内腔流体连通的可膨胀囊状体；以及

流体压力指示器，所述流体压力指示器包括：

板，所述板限定有穿过所述板的孔，以及

能够绕第一轴线旋转的轴，所述轴包括设置在所述孔内的螺旋形表面，

其中，所述板的一部分通过所述内腔与所述可膨胀囊状体流体连通。

16.根据权利要求15所述的可膨胀套囊系统，其中，所述流体压力指示器进一步包括：

基部，所述基部限定有穿过所述基部的基部孔口，所述基部与所述板间隔开可变距离；

在所述基部与所述板之间延伸的第一波纹管；以及

在所述基部与所述板之间延伸的第二波纹管，所述第二波纹管围绕所述第一波纹管设置，所述第一波纹管和所述第二波纹管限定出位于它们之间的第一腔室。

17.根据权利要求16所述的可膨胀套囊系统，其中，所述第一波纹管和所述第二波纹管响应于所述第一腔室内部的压力与所述第一腔室外部的压力之间的压差而膨胀或收缩，并且

其中，所述基部与所述板之间的可变距离随着所述第一波纹管与所述第二波纹管的膨胀或收缩而变化，使得所述轴相对于所述板旋转。

18.一种流体压力指示装置，包括：

基部，所述基部限定有穿过所述基部的基部孔口；

与所述基部间隔开可变距离的板，所述板限定有穿过所述板的孔；

能够绕第一轴线旋转的轴，所述轴包括设置在所述板的孔内的螺旋形表面；

在所述基部与所述板之间延伸的用于限定可变容积的第一器件；以及

在所述基部与所述板之间延伸的用于限定所述可变容积的第二器件，用于限定所述可变容积的所述第二器件围绕用于限定所述可变容积的所述第一器件设置，用于限定所述可变容积的所述第一器件和用于限定所述可变容积的所述第二器件限定出位于它们之间的第一腔室，

其中，所述第一腔室的容积响应于所述第一腔室内部的压力与所述第一腔室外部的压力之间的压差而膨胀或收缩，并且

其中，所述基部与所述板之间的可变距离随着所述第一腔室的容积的膨胀或收缩而变化，使得所述轴相对于所述板旋转。

19.根据权利要求18所述的流体压力指示装置，进一步包括使所述板被朝向最小化所述第一腔室的容积的位置偏置的弹性构件。

20.根据权利要求18-19中任一项所述的流体压力指示装置，进一步包括使所述板被朝向最大化所述第二腔室的容积的位置偏置的弹性构件。