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CN110032218B - 限流器 - Google Patents

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CN110032218B CN201811531844.3A CN201811531844A CN110032218B CN 110032218 B CN110032218 B CN 110032218B CN 201811531844 A CN201811531844 A CN 201811531844A CN 110032218 B CN110032218 B CN 110032218B
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Abstract

本发明公开了一种装置，该装置有助于使用气态消毒剂(例如过氧化氢)对消毒器内的内窥镜进行消毒。该装置可包括干燥助推器和限流器，该限流器包括两个管，其可连接到内窥镜的通道和干燥助推器。该限流器可用于改变通过通道的流速，以有助于在整个通道中输送消毒剂。

Description

限流器
技术领域
本文所公开的主题涉及干燥助推器，其为有助于对具有管腔的医疗设备(例如内窥镜)进行消毒的设备。
背景技术
医疗装置通常在使用前会进行灭菌，以便最大程度减小将受污染的装置用于受治疗者的可能性，应用受污染的装置可能导致受治疗者被感染。可采用各种灭菌技术，诸如蒸汽、过氧化氢以及包含或不含气体等离子体和环氧乙烷(EtO)的气相灭菌。
某些灭菌技术在不同于环境压力或大气压力的压力下进行。例如，Johnson&Johnson公司旗下的美国Ethicon有限责任公司分部的高级消毒产品系统、NX系统或/>100NX系统就是蒸发过氧化氢并在低压(例如，小于200毫托)下运行的消毒系统或消毒器的示例。
具有管腔的各种细长医疗设备，例如内窥镜，由于各种原因进行消毒具有挑战性。例如，因为管腔内的压力作为长度和直径的函数从管腔入口减小，所以必须克服压降以确保消毒剂通过整个管腔并到达管腔的所有表面。此外，管腔可收集碎屑或被流体诸如冲洗水所阻塞。
干燥助推器是可连接到细长医疗设备的管腔的设备。当经受实施压力变化的消毒过程时，管腔的一个端部处的干燥助推器的内部与管腔的另一个端部处的压力室之间的压差帮助消毒剂通过管腔，这有助于对管腔进行消毒。
发明内容
本发明公开了一种装置，该装置有助于使用气态消毒剂(例如过氧化氢)对消毒器内的内窥镜进行消毒。该装置可包括干燥助推器和限流器。限流器可包括具有第一管入口、第一管出口、第一管长度和第一管半径的第一管。限流器还可包括具有第二管入口、第二管出口、第二管长度和第二管半径的第二管。第一管出口和第二管出口可连接到干燥助推器。第一管入口可直接或间接地连接到内窥镜的第一管腔。类似地，第二管入口可直接或间接地连接到内窥镜的第二管腔。
在一些实施方案中，第一管长度可在大约10mm和20mm之间，第一管半径可在大约2.5mm和9mm之间，第二管半径可在大约0.25mm和大约1mm之间，并且第二管长度可在大约20mm和大约5000mm之间。例如，第一管长度可为大约20mm，第一管半径可为大约6mm，第二管半径可为大约0.25mm，并且第二管长度可为大约20mm。
在一些实施方案中，该装置还包括线轴，第二管可包在线轴周围。还可包括适配器以有助于将第一管出口和第二管出口连接到干燥助推器。也就是说，第一管出口和第二管出口可连接到适配器，并且适配器可连接到干燥助推器。
还公开了使用该装置对内窥镜进行消毒的方法。该方法可包括以下步骤。可提供干燥助推器和具有第一端部和第二端部的限流器。还可提供内窥镜。内窥镜可具有穿过其布置的第一管腔和第二管腔。第一管腔可具有第一半径并且第二管腔可具有第二半径，其中第二半径的长度是第一半径的至少两倍。限流器的第一端部可连接到内窥镜，并且限流器的第二端部可连接到干燥助推器。连接到干燥助推器和限流器的内窥镜可放置到消毒器的真空室中，该消毒器使用气态消毒剂，诸如过氧化氢。真空室可被关闭。连接到干燥助推器和限流器的内窥镜可经受包括气态消毒剂的消毒循环。消毒剂可以第一流速流过第一管腔。消毒剂也可以第二流速流过第二管腔。通过第一管腔的流速可在通过第二管腔的流速的±25％之间。另选地，第一流速和第二流速可相等。
在该方法的一些变型中，内窥镜可在将其放置到真空室中之前放置到消毒袋中。另选地，内窥镜可在将其放置到真空室中之前设置在消毒托盘中。
本文还公开了制造限流器的方法。可提供第一管和第二管。第一管可具有第一长度和第一半径，第二管可具有第二长度和小于第一半径的第二半径。第一管可连接到第一内窥镜管腔。第二管可连接到第二内窥镜管腔，其具有比第一内窥镜管腔更大的体积。第一管和第二管可连接到气体或液体源。可确定通过第一管的第一流速和通过第二管的第二流速。可将第一流速与第二流速进行比较，以确定第一流速是否大于第二流速。可调节第二长度以改变第二流速。
在第二流速大于第一流速的那些情况下，可通过用比第二管长的第三管替换第二管来调节第二长度。在第二流速小于第一流速的那些情况下，可通过移除第二管的节段(例如通过切除节段)来调节第二长度。第二管可缠绕到线轴上以有助于处理限流器。
附图说明
虽然说明书包括特别指出和清楚地要求保护本文所述主题的权利要求书，但是据信通过对下面某些示例的描述并结合附图可以更好地理解本主题，附图中类似的参考标号表示相同元件，并且附图中：
图1描绘了内窥镜；
图2描绘了限流器；
图3描绘了图2的限流器的分解视图；和
图4描绘了连接内窥镜和干燥助推器的图2的限流器。
具体实施方式
下列具体实施方式示出要求保护的主题的某些例示性示例。根据下面的描述，本技术的其它示例、特征、方面、实施方案和优点对本领域技术人员来说将变得显而易见。因此，附图和具体实施方式应被视为实质上是例示性的。
干燥助推器可用于帮助将化学消毒剂吸入细长医疗设备(例如内窥镜)的管腔中。干燥助推器公开在美国专利No.6,451,255和No.7,229,591中，其全部内容据此以引用方式并入本文。干燥助推器可包括适配器，以有助于在干燥助推器和细长医疗设备的管腔之间建立连接。在美国专利No.6,187,265中描述了示例性适配器，该专利的全部内容以引用方式并入本文。
图1示出了示例性内窥镜，内窥镜10，其包括主体12、插入管14和脐带管16。插入管14是内窥镜的可插入受试者体内的部分。插入管通常具有大约一英尺到大约七英尺之间的长度。内窥镜的插入管可包括具有范围从约1mm到10mm的不同直径的各种通道(例如，管腔)。一些内窥镜包括一个或多个通道，用于通过其引入例如空气、水或医疗器械。器械通道可具有大约3mm至8mm之间的直径，水喷嘴通道可具有大约1mm至6mm之间的直径，水射流喷嘴通道可具有大约1mm至6mm之间的直径，空气喷嘴通道可具有大约1mm至6mm之间的直径。这些通道必须在使用之间进行净化，例如通过消毒。
在连接到干燥助推器的内窥镜的消毒期间，通常在一定条件下将消毒剂引入到消毒器的真空室中，由此真空室中的压力大于干燥助推器中的压力。因此，干燥助推器提供吸力，该吸力帮助消毒剂流过内窥镜的通道。当多管腔内窥镜通过低压消毒循环连接到干燥助推器以进行净化时，在通过较小直径通道提供足够量的消毒剂时出现挑战。具体地，较小直径的通道比较大直径的通道提供对消毒剂的流动更大的阻力。因此，过量的消毒剂可流过较大的通道，而不充分的体积可流过较小直径的通道。换句话说，当大通道和小通道之间的阻力差异很大时，消毒剂将“更偏好”流过更大的通道而不是小通道。
在认识到这个问题之后，发明人设想使用限流器来增加对由较大通道提供的流动的阻力，以便使消毒剂均匀地流过通道，以增加足够体积的消毒剂流过每个通道的可能性。
图2示出了限流器100，其可用于使消毒剂均匀地流过连接到干燥助推器的内窥镜的多个管腔。限流器100包括第一管102和第二管104。在某些实施方案中，限流器100可包括线轴110(至少第二管104可包在该线轴110周围)、第一管连接器或适配器112、第二管连接器或适配器116、干燥助推器适配器140和内窥镜适配器150。对于管材管理，可认为线轴110是任选的。然而，可实施管材管理的替代形式。例如，第二管104可通过使用心轴的热处理形成为方便的形式，诸如盘绕配置。第一管连接器或适配器112可配置成将第一管102配合到内窥镜的第一通道或内窥镜适配器150的第一通道152。第一适配器112可连接到第一管102的第一端部114。第二管连接器或适配器116可被配置成将第二管104配合到内窥镜的第二通道或内窥镜适配器150的第二通道154。第二适配器116可连接到第二管104的第一端部118。在一些实施方案中，干燥助推器适配器140可连接到第一管102的第二端部115和第二管104的第二端部119，以便将管102和104配合到干燥助推器(例如，图4的干燥助推器30)。
图3反映了限流器100的分解视图。虽然第一适配器112包括单个入口112a和单个出口112z，而第二适配器116包括单个入口116a和单个出口116z，干燥助推器适配器140包括两个入口(第一入口140a和第二入口140b)，和单个出口140z。干燥助推器适配器140可便于将限流器100连接到干燥助推器。然而，不需要使用干燥助推器适配器140，使得第一管102和第二管104可单独地和分别地连接到干燥助推器。在各种实施方案中，干燥助推器140可通过3D打印、注塑或浸渍模制来制造。
内窥镜适配器150的通道152和154可与内窥镜的通道对准，并且具有比内窥镜通道更大直径(大约2mm至20mm)，内窥镜通道大约为1mm至10mm。为了帮助确保通道152和154与内窥镜的通道正确对准，内窥镜适配器150还可包括各种对准特征中的任何一种。例如，内窥镜适配器150的表面上的小突起可与内窥镜通道配合，包括通道152和154对准的那些内窥镜通道，或与内窥镜的其他特征配合，这些特征被专门设计成与对准特征配合。例如，内窥镜适配器150的表面上的短圆柱形突起158可与内窥镜的尖端上的短圆柱形切口配合。因此，与将第一管102和第二管104直接连接到内窥镜通道相比，可经由使用内窥镜适配器150的间接连接来促进第一管102和第二管104与内窥镜通道的连接(以及将第一管102连接到通道152和将第二管104连接到通道154)。然而，内窥镜适配器150是任选的。如果管和通道的尺寸允许，则可将第一管102和第二管104直接连接到内窥镜的通道。
图4示出了限流器100，其一个端部连接到干燥助推器30，另一个端部连接到内窥镜的双通道插入管32，该内窥镜具有第一通道33和第二通道34，第二通道34的直径大于第一通道33的直径。如图所示，经由包括通道152和154的内窥镜适配器150，第一管102连接到第一通道33，并且第二管104连接到第二通道34。如图所示，干燥助推器30连接到插入管32的远侧端部。然而，在一些实施方案中，干燥助推器30也可例如经由内窥镜的控制主体上的端口更靠近地连接到插入管32的近侧端部。
第一管102和第二管104的长度和内径(以及对应的外径)取决于由通道33和34提供的流动限制并且参考由通道33和34提供的流动限制来确定。通过通道33和34中的每个的流量可通过Hagen-Poiseuille公式近似得出：
其中ΔP是通道中压力的变化，μ是流体的粘度，L是通道的长度，Q是通道的体积流速，R是通道的半径。Hagen-Poiseuille公式规定了流过具有均匀横截面的长管的流体的压力下降与管的长度成比例并且与半径的四次方成反比例。该信息可以用于确定第一管102和第二管104的尺寸。
在一些实施方案中，第一管102可具有与第二通道34相同的长度和直径，并且第二管104可具有与第一通道33相同的长度和直径。因此，由第一管102和第二通道34形成的第一导管将是由第二管104和第一通道33形成的第二导管的“反射”。因此，在这些实施方案中，邻近干燥助推器30(例如，恰好在干燥助推器适配器140的入口140a和140b之前)，第一管102中的压力应接近或等于第二管104中的压力，指示消毒剂通过每个导管的流量应该是相似的。
在其他实施方案中，可选择第一管102(其连接到较小通道33)的尺寸，使得第一管102不对流量提供进一步的限制。因此，通道33的出口处的压力将等于或近似等于管102的出口处的压力。例如，第一管102的半径应选择为等于或大于(例如，大约1.5倍至3倍)内窥镜的最大通道的半径，在本示例中，该最大通道将是第二通道34。根据上述关于内窥镜通道所示的规定尺寸，这表明第一管102的半径应在大约2.5mm和9mm之间。例如，第一管102的半径可大约为6mm。此外，第一管102的长度应该短，例如，从约10mm到约100mm。例如，第一管102的长度可为大约20mm。如果设计考虑因素表明第一管102可更长，则第一管102可长于大约100mm，因为压降更大程度上取决于半径而不是长度。
第二管104应设计成限制穿过通道34的消毒剂的流量，使得通过其的流量近似于通过通道33的流量。也就是说，通过通道34的流量可在通过通道33的流速的±25％之间。这可通过选择第二管104的尺寸来实现，第二管104的尺寸导致第二管104的出口处的压力近似或等于通道33的出口处的压力。
以下设计公式可被用于协助确定第二管104的尺寸：
其中Ltube2是第二管102的长度，Rtube2是第二管102的半径，LWL是插入管32的工作长度。Rchan1是较小通道33的半径，Rchan2是较大通道34的半径。该公式源自Hagen-Poiseuille公式并基于以下三个假设。第一，如果管102和管104的出口处的压力相等或近似相等，则通过第一管道的总流速应等于或近似等于通过第二管道的流速。第二，第二管104的出口处的压力应近似等于第一通道33的出口处的压力。第三，第一通道33和第二通道34的长度等于插入管32的工作长度。
例如，考虑内窥镜具有工作长度为2000mm的插入管32，具有1.25mm半径的第一通道33(例如，水射流喷嘴)和具有3mm半径的第二通道34(例如，器械通道)。还可考虑购买具有在0.25mm和1mm之间的内径的橡胶管。将Rtube2设置为等于0.25mm，设计公式指示Ltube2应为大约20mm。因此，通过指定第一管102具有在大约3mm和大约6mm之间的半径，例如3mm，第一管102具有在大约10mm和20mm之间的长度，例如20mm，第二管104具有大约0.25mm的半径，并且第二管104具有大约20mm的长度，可将限流器100设计成使通过通道33和34的流量均匀。如此指定，限流器100不需要包括用于管理管的线轴(例如，106)，因为20mm或更小的管是可管理的并且不易缠结。
接下来考虑相同的示例，但Rtube2设置为1mm。在这种情况下，设计公式指示Ltube2应大约为5028mm。如此指定，限流器100可能应该包括用于管理至少管2的线轴，否则5000mm的管可能难以管理。
设计公式还可用于确定具有多于两个管的限流器中的管的尺寸，该管旨在用于具有多于两个通道的内窥镜。与双通道限流器的情况一样，要连接到最小通道的管应该对流量提供很少或没有额外的限制。因此，它应具有等于或大于(例如，大约1.5倍至3倍)内窥镜最大通道半径的半径，以及大约10mm至大约100mm的长度。设计公式可用于确定限流器的所有其他管的尺寸(即，所有未连接到内窥镜的最小通道的管)，因为设计公式独立于涉及其他管和通道的变量，除了最小通道的半径。因此，可方便地将设计公式更概括地表示为
其中i是等于2、3、4或高达内窥镜具有的在消毒程序期间应接受消毒剂的通道数量的指数。因此，例如，对于连接到具有四个通道的内窥镜的限流器，对于第三管，i将等于3，对于第四管，i将等于4。
在实践中，当限流器附接到内窥镜时，消毒剂通过内窥镜通道的流速可以彼此近似；然而，由于各种原因，流速不彼此相等。例如，Hagen-Poiseuille公式基于恒定的半径，但是，参考限流器100，由于制造缺陷，管104的内部半径沿其长度可不为恒定的。为了增加制造这样一种限流器100的可能性，该限流器100可实现通过内窥镜的通道的相等或几乎相等的流速，可测量或观察通过限流器100的管102和104的流速。如果它们不同，则可调节管104的长度。例如，管102和104可如上所述使用设计公式设计并连接到插入管32。然而，在将管102和104连接到干燥助推器30和/或干燥助推器适配器140之前，可在插入管32的控制主体处或管102和104的开口端部处将气体(例如，空气)或液体(例如，水)源连接到管102和104。可测量(例如，使用流量计)和/或观察(例如，通过在诸如量筒的容器中收集水)水或气体通过管102和104的流量。如果通过管104的流动比通过管102的流动快，则可拉长管104或使其半径减小(例如，通过用较长的管件或具有较小半径的管件替换管104)。如果通过管104的流动比通过管102的流动慢，则可缩短管104或使其半径增大(例如，通过切除管104的一部分或用具有更大半径的管件替换管104)。以这种方式，可微调通过管104的流速，直到它等于或几乎等于通过管102的流速。
限流器100可用于辅助对细长医疗设备(诸如内窥镜)进行消毒，其具有穿过其设置的至少第一管腔和第二管腔，第一管腔具有第一半径，第二管腔具有第二半径，第二半径至少是第一半径的两倍。首先，可提供细长医疗设备、限流器和干燥助推器。第二，干燥助推器可连接到限流器的第一端部。第三，内窥镜可连接到限流器的第二端部。第四，连接到干燥助推器和限流器的内窥镜可放置到消毒器的真空室中。在该方法的一些变型中，内窥镜可在放入真空室之前设置在消毒托盘或消毒袋内。第四，可关闭真空室。第五，内窥镜可经受包括气态消毒剂(诸如过氧化氢)的消毒循环。第六，消毒剂可以第一流速流过第一管腔，并且消毒剂可以第二流速流过第二管腔。第一流速和第二流速可近似相等。也就是说，通过通道34的流速可在通过通道33的流速的±25％之间。在该方法的某些变型中，第一流速和第二流速可相等。
可根据以下程序制造限流器100。首先，参考设计公式确定第一管102和第二管104的长度。第二，将第一管102连接到内窥镜通道33，并且将第二管104连接到内窥镜通道34。第三，确定通过第一管102的第一流速，并确定通过第二管104的第二流速。第四，将第一流速与第二流速进行比较。第五，确定第二流速等于第一流速、小于第一流速，或大于第一流速。第六，如果第一流速小于第二流速，则可通过使用用于第二管104的较长管件来拉长第二管104。也就是说，第二管104可由比第二管104长的第三管替换。第七，如果第一流速大于第二流速，则第二管104可通过从其移除一段(例如通过使用剪刀切除第二管104的一部分)而缩短。第八，第二管104可缠绕到线轴上。第九，第一管102可缠绕到线轴上。
应当理解，本文所述的任何示例和/或实施方案还可包括除上述那些之外或作为上述那些的替代的各种其它特征。本文所述的教导内容、表达、实施方案、示例等不应视为彼此独立。参考本文的教导内容，本文的教导内容可进行组合的各种合适方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
已经示出和描述了本文所包含的主题的示例性实施方案，可在不脱离权利要求的范围的情况下进行适当修改来实现本文所述的方法和系统的进一步改进。许多此类修改对于本领域的技术人员将显而易见。例如，上文所述的示例、实施方案、几何形状、材料、尺寸、比率、步骤等均为例示性的。因此，权利要求书不应受到限于本书面说明和附图中示出的结构和操作的具体细节的限制。

Claims (14)

1.一种对内窥镜进行消毒的装置，包括：
干燥助推器；和
限流器，包括
第一管，所述第一管具有第一管入口、第一管出口、第一管长度和第一管半径，以及
第二管，所述第二管具有第二管入口、第二管出口、第二管长度和第二管半径；
其中所述第一管出口和所述第二管出口连接到所述干燥助推器，
其中所述第一管入口能直接或间接连接到内窥镜的第一管腔，并且所述第二管入口能直接或间接连接到所述内窥镜的第二管腔，其中所述第二管腔具有的直径大于所述第一管腔的直径，以及
其中所述第二管长度和所述第二管半径使得在使用中，通过所述第二管腔的流速在通过所述第一管腔的流速的±25％之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一管长度在10mm和20mm之间。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一管半径在2.5mm和9mm之间。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第二管半径在0.25mm和1mm之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二管长度在20mm和5000mm之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一管长度为20mm，并且所述第一管半径为6mm。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第二管半径为0.25mm，并且所述第二管长度为20mm。
8.根据权利要求7所述的装置，还包括线轴，其中至少所述第二管包裹在所述线轴周围。
9.根据权利要求8所述的装置，还包括适配器，其中第一管出口和第二管出口经由适配器连接到所述干燥助推器。
10.一种对内窥镜进行消毒的方法，包括：
提供：
内窥镜，所述内窥镜具有穿过其设置的第一管腔和第二管腔，所述第一管腔具有第一半径以及所述第二管腔具有第二半径，所述第二半径为所述第一半径的至少两倍长，限流器，包括：
第一管，所述第一管具有第一管入口、第一管出口、
第一管长度和第一管半径；以及
第二管，所述第二管具有第二管入口、第二管出口、第二管长度和第二管半径，以及
干燥助推器；
将所述第一管入口直接或间接连接到所述内窥镜的第一管腔，将所述第二管入口直接或间接连接到所述内窥镜的第二管腔，以及将所述限流器的第一管出口和第二管出口连接到所述干燥助推器；
将连接到所述干燥助推器和所述限流器的所述内窥镜放入消毒器的真空室中；
关闭所述真空室；
使连接到所述干燥助推器和所述限流器的所述内窥镜经受消毒循环，所述消毒循环包括气态消毒剂；
使所述气态消毒剂以第一流速流过所述第一管腔；以及使所述气态消毒剂以第二流速流过所述第二管腔，
其中所述第二管长度和所述第二管半径使得通过所述第一管腔的流速在通过所述第二管腔的流速的±25％之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一流速和所述第二流速相等。
12.根据权利要求10所述的方法，其中将所述内窥镜放置到所述真空室中的步骤包括首先将所述内窥镜设置在消毒袋中。
13.根据权利要求10所述的方法，其中将所述内窥镜放置到所述真空室中的步骤包括首先将所述内窥镜设置在消毒托盘中。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述气态消毒剂包括过氧化氢。
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