CN110860008B - 一种输液系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种输液系统及方法，该系统包括耗材结构、输液设备，耗材结构包括输液管路、与输液管路相连通的至少两个并联连接的囊腔，囊腔包括用于容纳输注液体的内腔，内腔是由一处或多处弹性膜片及弹性膜片的固定结构组成的腔体，输液设备包括至少两个直线运动装置、用于驱动直线运动装置的驱动控制器以及用于实时监测输注液体压力的压力检测装置，直线运动装置沿着囊腔的轴心方向作直线运动并通过弹性变形改变囊腔的容积以实现输注液体的吸入或排出。本发明的方法应用于上述的输液系统。本发明可以实现恒速输液，且波动度极小，既没有推注部件输液总量的限制，又不影响输液速率的准确性。

Description

一种输液系统及方法

【技术领域】

本发明涉及医疗设备技术领域，具体的，涉及一种输液系统以及应用于该系统的输液方法。

【背景技术】

输液泵是一种用于输液的医疗器械，其通过控制输液导管内的输液流速，以达到控制输入受体的输液量或药量的目的。目前临床应用的输液泵主要有两类：一类是采用一次性推注部件或推注部件组的推注式输液泵，又称为针筒微量注射式输液泵(以下简称“注射泵”)，其通常采用电机通过传动机构推动推注部件的活塞推杆进行直线运动，进而实现输注液体的抽吸和推注，其优势是可以实现比较高的推注精度和比较平稳的推注速率，缺点是输注液体总量受制于推注部件的容量限制，无法实现大容量的恒速输注液体推注；另一类是指压式输液泵，又称为蠕动控制式输液泵(以下简称“蠕动泵”)，其采用指压蠕动的方式依次挤压输液软管，将药液向前推送，进而实现输注液体的推注，其优势是输注液体总量没有限制，缺点是指压式压片依次挤压软管时将会造成输注液体的流速的脉动，同时，输液期间，指压式压片会长期挤压软管导致管壁弹性降低，也会影响到输注液体流速的稳定性。

因此，采用严格控制输注速率或者执行可变输注速率的输注方案，已经证明是重要并且有效的临床治疗手段。

申请号为CN201510278762.2的中国发明专利申请公开了一种输液系统，包括至少两个注射器、第一进液管路44、第二进液管路84、第一出液管路46、第二出液管路86、一进液口440以及一出液口442。该两个注射器为第一注射器2和第二注射器6，第一注射器2的注射口通过第一进液管路44与进液口440连通以及通过第一出液管路46与出液口442连通，第二注射器6的注射口通过第二进液管路84与进液口440连通以及通过第二出液管路86与出液口442连通。该输液系统还包括第一进液阀40、第一出液阀42、第二进液阀80和第二出液阀82，其中，第一进液阀40设于第一进液管路44上，第一出液阀42设于第一出液管路46上，第二进液阀80设于第二进液管路84上，第二出液阀82设于第二出液管路86上。该发明还公开了一种采用上述输液系统的输液方法。该发明的输液系统及输液方法既没有推注部件输液总量的限制，又不影响输液速率的准确性，可以实现恒速输液，且波动度极小。

但是在该系统中，因推注部件注射口及与之相连的进液管路与出液管路形成“T”型连接，会导致使用时，管路内具有较多容积的气体无法被排出。在输注液体推注时，会影响到输注液体的推注精度，同时，若“T”型连接处的气体，在输液推注时进入管路，也会增加输注液体推注时的风险。

同时，在高压输注领域，如造影剂注射，现有的方案多采用单个或多个大容量高压注射器(200毫升及以上)，通过推动电机首先将造影剂吸入高压注射器，然后再通过推动电机，将造影剂从高压注射器再注入到患者体内。而每个患者均需要进行此操作步骤，增加了检查时间，降低了检查效率。

同时，患者在做检查时，高压注射器内的造影剂经常不能被完全使用，产生剩余，且不能被二次使用，造成了患者不必要的经济负担及社会负担。

另外，在某些高输液总量及高输液速度的场合，如临床急救，需要达到每小时6000ml的输液总量，现有的推注式输液泵及蠕动泵均很难满足临床使用需求。

【发明内容】

本发明的主要目的是提供一种既没有推注部件输液总量的限制，又不影响输液速率的准确性，可以实现恒速输液，且波动度极小的输液系统。

本发明的另一目的是提供一种既没有推注部件输液总量的限制，又不影响输液速率的准确性，可以实现恒速输液，且波动度极小的输液方法。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的一种输液系统，其包括耗材结构，耗材结构包括输液管路、与输液管路相连通的至少两个并联连接的囊腔，囊腔包括用于容纳输注液体的内腔，内腔是由一处或多处弹性膜片及弹性膜片的固定结构组成的腔体；与耗材结构配合使用的输液设备，输液设备包括至少两个直线运动装置、用于驱动直线运动装置的驱动控制器以及用于实时监测输注液体压力的压力检测装置，直线运动装置沿着囊腔的轴心方向作直线运动并通过弹性变形改变囊腔的容积以实现输注液体的吸入或排出。

由此可见，本发明的输液系统主要包括输液设备和与其配合使用的耗材结构，其通过进液控制阀、出液控制阀、压头、囊腔、直线运动装置、驱动控制器、压力检测装置之间相互配合，以使出液管路以预定速率进行输液，并且在完整的输注过程中，各自周期平滑过渡，避免了注射泵输液总量受推注部件容量限制的缺陷，同时克服了蠕动泵的输液流速瞬时脉动的缺陷。

同时，通过设计不同的囊腔体积及相应的压头运动频率，可以满足高输液总量及高输液速度的需求。

进一步的方案是，输液管路包括进液管路和出液管路，每个囊腔的内腔均设有与进液管路相连通的进液口、与出液管路相连通的出液口，进液管路上靠近于进液口的一端设有进液控制阀，出液管路上靠近于出液口的一端设有出液控制阀。

可见，和该设备配套使用的耗材主要具有两个或两个以上的囊腔并联连接，每个囊腔具有进液和出液两处接口，通过控制进液控制阀和出液控制阀，可以使输注液体在正常工作时从囊腔进液口进入囊腔，从出液口流出囊腔。且当非正常工作时，可以使输注液体从囊腔出液口回吸入囊腔，从进液口排出囊腔。

进一步的方案是，出液管路还连接有过滤器，过滤器用于过滤出液管路输出的输注液体的气泡和/或杂质。

可见，过滤器可以过滤出液管路输出的输注液体中的气泡和各种杂质，从而实现高效，精确过滤，使得输出的输注液体符合相应质量标准。

进一步的方案是，囊腔的弹性膜片与直线运动装置之间通过刚性结构连接。

更进一步的方案是，直线运动装置包括压头、用于驱动压头的驱动装置，驱动控制器用于向驱动装置输出驱动信号，压头与囊腔的弹性膜片相接触。

更进一步的方案是，刚性结构设于囊腔的弹性膜片上并且靠近于与压头的抵接处，刚性结构由磁性材料制成。

更进一步的方案是，刚性结构包括设于囊腔的弹性膜片上的第一卡扣部件以及设于压头内的第二卡扣部件，第一卡扣部件与第二卡扣部件卡扣连接。

可见，在囊腔的弹性膜片上设计有刚性结构，该刚性结构在系统工作时，可以同压头连接，当压头挤压弹性膜片时，此时囊腔排出输注液体；当压头反向运动时，囊腔的弹性膜片同压头因刚性结构连接在一起，而被压头拉回，从而加速了囊腔的弹性膜片的复位，进而使囊腔内能够更快速被输注液体填充满，满足了高速或高粘度输注液体输注的要求。

进一步的方案是，压力检测装置包括至少两个压力传感器，第一个压力传感器检测第一个囊腔内的输注液体压力，并发送第一压力检测信号至驱动控制器，驱动控制器还用于根据第一压力检测信号控制第一个驱动装置，并驱动第一个压头进行运动或停止运动；第二个压力传感器检测第二个囊腔内的输注液体压力，并发送第二压力检测信号至驱动控制器，驱动控制器还用于根据第二压力检测信号控制第二个驱动装置，并驱动第二个压头进行运动或停止运动。

可见，压力传感器可以实时监测囊腔内的输注液体压力，并发送压力检测信号至驱动控制器，驱动控制器将接收到的压力检测信号与原先设定好的预设压力值进行比较，当压力检测信号大于预设压力值时，由驱动控制器控制驱动装置停止驱动，且控制压头停止运动。

进一步的方案是，输液设备还包括气泡传感器，气泡传感器检测囊腔内的输注液体中的气泡大小或者累积气泡容量，并发送第一气泡信号或者第二气泡信号至驱动控制器，驱动控制器还用于根据第一气泡信号和/或第二气泡信号控制第一个驱动装置和/或第二个驱动装置，并驱动第一个压头和/或第二个压头进行运动或停止运动。

可见，当气泡信号大于驱动控制器设定的气泡预设值时，由驱动控制器控制驱动装置停止驱动，且控制压头停止运动，并且控制报警装置发出警报信号。

进一步的方案是，输液设备还包括：用于设定输注参数的输入装置；用于输出显示信息的显示装置；用于输出警报信号的报警装置；用于为输液系统输出电能的电源装置。

可见，输入装置负责设定具体的输注参数，显示装置负责显示参数，工作状态及报警信息等，报警装置可以发出警报，包括声音，图像，或者灯光等，电源装置可以为整个系统提供能源。

为了实现上述的另一目的，本发明还提供的一种输液方法，包括步骤S1，关闭第一个进液控制阀，打开第一个出液控制阀，并同时关闭第二个进液控制阀及第二个出液控制阀，由驱动装置驱动第一个压头以预定速率做伸出运动，并挤压第一个囊腔的弹性膜片发生形变以促使第一个囊腔内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第一个压头运行至最大位置处，此时第一个囊腔内容积最少；步骤S2，关闭第二个进液控制阀，并打开第二个出液控制阀，由驱动装置驱动第二个压头以预定速率做伸出运动，并挤压第二个囊腔的弹性膜片发生形变以促使第二个囊腔内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第二个压头运行至最大位置处，此时第二个囊腔内容积最少；步骤S3，关闭第一个进液控制阀，并打开第一个出液控制阀，第一个压头继续以预定速率做伸出运动，并挤压第一个囊腔的弹性膜片发生形变以促使第一个囊腔内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第一个压头运行至最大位置处，此时第一个囊腔内容积最少；步骤S4，重复所述步骤S2和所述步骤S3，即可使所述输液系统以预定速率进行输液。

进一步的方案是，在确定耗材结构与输液设备连接后，还执行步骤S0，步骤S0包括控制第一个进液控制阀关闭、第一个出液控制阀打开、第二个进液控制阀打开、第二个出液控制阀关闭，以促使第一个囊腔和第二个囊腔内均充满输注液体。

更进一步的方案是，在步骤S1中，当第一个压头伸出动作运行至最大位置即第一个囊腔内的容积达到最小时，控制第一个进液控制阀打开、第一个出液控制阀关闭、第二个进液控制阀关闭、第二个出液控制阀打开，同时控制第一个压头复位以促使第一个囊腔的弹性膜片因弹性恢复变形，第一个囊腔内因其弹性膜片恢复变形产生负压，并将输注液体通过第一个囊腔的进液口吸入第一个囊腔内。

更进一步的方案是，在步骤S2中，当第二个压头伸出动作运行至最大位置即第二个囊腔内的容积达到最小时，控制第二个进液控制阀打开、第二个出液控制阀关闭，控制第二个压头复位，第二个囊腔内因其弹性膜片恢复变形产生负压，并将输注液体通过第二个囊腔的进液口吸入第二个囊腔内。

更进一步的方案是，在上述步骤S1、S3中，由压力检测装置的第一个压力传感器实时监测第一个囊腔内的输注液体压力，并发送第一压力检测信号至驱动控制器，当第一压力检测信号大于预设压力值时，由驱动控制器控制第一个驱动装置和第二个驱动装置停止驱动，且控制第一个压头和第二个压头停止运动，并且控制报警装置发出警报信号；在上述步骤S2中，由压力检测装置的第二个压力传感器实时监测第二个囊腔内的输注液体压力，并发送第二压力检测信号至驱动控制器，当第二压力检测信号大于预设压力值时，由驱动控制器控制第一个驱动装置和第二个驱动装置停止驱动，且控制第一个压头和第二个压头停止运动，并且控制报警装置发出警报信号。

更进一步的方案是，输液设备还包括气泡传感器，气泡传感器检测输注液体中的气泡大小或累积气泡容量，并发送气泡大小对应的第一气泡信号或与累积气泡容量对应的第二气泡信号至驱动控制器；驱动控制器接收第一气泡信号或第二气泡信号，当第一气泡信号或第二气泡信号大于驱动控制器设定的气泡预设值时，由驱动控制器控制第一个驱动装置和第二个驱动装置停止驱动，且控制第一个压头和第二个压头停止运动，并且控制报警装置发出警报信号。

更进一步的方案是，在囊腔的弹性膜片与压头之间设有刚性结构，在系统工作时，刚性结构与压头刚性连接，当压头挤压囊腔的弹性膜片时，囊腔排出输注液体；当压头复位时，囊腔的弹性膜片与压头通过刚性结构连接为一体，以促使囊腔的弹性膜片被压头拉回。

由此可见，本发明的输液方法通过进液控制阀、出液控制阀、压头、囊腔、直线运动装置、驱动控制器、压力检测装置之间相互配合，以使出液管路以预定速率进行输液，并且在完整的输注过程中，各自周期平滑过渡，避免了注射泵输液总量受推注部件容量限制的缺陷，同时克服了蠕动泵的输液流速瞬时脉动的缺陷。

同时，通过设计不同的囊腔体积及相应的压头运动频率，可以满足高输液总量及高输液速度的需求。

【图说明】

图1是本发明一种输液系统实施例一的原理图。

图2是本发明一种输液系统实施例一中的囊腔和出液控制阀的结构示意图。

图3是本发明一种输液系统实施例一中输液设备与耗材结构的结构示意图。

图4是本发明一种输液系统实施例一中进液管路进液的示意图。

图5是本发明一种输液系统实施例一中压头与囊腔的初始状态图。

图6是本发明一种输液系统实施例一中刚性结构的结构示意图。

图7是本发明一种输液系统实施例二中刚性结构的结构示意图。

图8是本发明一种输液方法实施例中压头挤压囊腔的结构示意图。

图9是本发明一种输液方法实施例中压头挤压囊腔的原理图。

图10是本发明一种输液方法实施例中第一个压头运动挤压的输注液体流率时间曲线图。

图11是本发明一种输液方法实施例中第一个压头与第二个压头共同运动挤压的输注液体流率时间曲线图。

【具体实施方式】

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限用于本发明。

一种输液系统实施例一：

参见图1至图4，本发明的一种输液系统包括耗材结构10、与耗材结构10配合使用的输液设备20，耗材结构10包括输液管路、与输液管路相连通的至少两个并联连接的囊腔，囊腔包括用于容纳输注液体的内腔，内腔是由一处或多处弹性膜片及弹性膜片的固定结构组成的腔体，如第一个囊腔14的弹性膜片18的固定结构181。其中，输液管路包括进液管路和出液管路，每个囊腔的内腔均设有与进液管路相连通的进液口、与出液管路相连通的出液口，进液管路上靠近于进液口的一端设有进液控制阀，出液管路上靠近于出液口的一端设有出液控制阀，以保证输注液体仅能单向流动。本实施例的输液系统可以应用在高压输注领域上，如造影剂注射。

在本实施例中，耗材结构10具有两个并列连接的第一个囊腔14和第二个囊腔15，第一个囊腔14和第二个囊腔15的结构相同，以第一个囊腔14为例：第一个囊腔14具有圆柱空心结构，在圆柱空心结构的侧面开有进液口及出液口，在圆柱空心体的一侧平面具有第一个弹性膜片18。

其中，第一个囊腔14的进液口连接有第一个进液控制阀16，其出液口连接有第一个出液控制阀12,第二个囊腔15的进液口连接有第二个进液控制阀17，出液口连接有第二个出液控制阀13，第一个囊腔14与第二个囊腔15并联连接，且在出液管路处连接有过滤器11，过滤器11用于过滤出液管路输出的输注液体中的气泡和/或杂质。

具体地，耗材结构10具有两个或两个以上的囊腔并联连接，每个囊腔具有进液和出液两处接口，且进液口连接有进液控制阀，出液口连接有出液控制阀，通过控制进液控制阀和出液控制阀，可以使输注液体在正常工作时从囊腔进液口进入囊腔，从出液口流出囊腔；当非正常工作时，可以使输注液体从囊腔出液口回吸入囊腔，从进液口排出囊腔。优选的，在本实施例中，上述的进液控制阀及出液控制阀，可以采用单向阀，使输注液体仅单向从进液口向出液口流动，具有更低的成本，以降低患者及社会负担。

同时，囊腔的结构具有至少一处弹性膜片，如第一个弹性膜片18和/或第二个弹性膜片19。

同时，第一个囊腔14的进液口与第二个囊腔15的进液口具有同一进液管路，第一个囊腔14的出液口与第二个囊腔15的出液口具有同一出液管路。

在本实施例中，进液管路的进液端连接有至少一瓶试剂瓶，由试剂瓶提供输注液体，便于更换和定量使用，方便了使用者的灵活操作。

在本实施例中，输液设备20包括至少两个直线运动装置、用于驱动直线运动装置的驱动控制器25以及用于实时监测输注液体压力的压力检测装置，直线运动装置沿着囊腔的轴心方向作直线运动并通过弹性变形改变囊腔的容积以实现输注液体的吸入或排出。

其中，囊腔的弹性膜片与直线运动装置之间通过刚性结构连接，如第一个囊腔14的弹性膜片18与第一个直线运动装置之间通过刚性结构43连接，第二个囊腔15的弹性膜片19与第二个直线运动装置之间通过刚性结构(未示出)连接。可见，在囊腔14的弹性膜片18上设计有刚性结构43，该刚性结构在系统工作时，可以同第一个直线运动装置的第一个压头21连接，当压头21挤压弹性膜片18时，此时囊腔14排出输注液体；当压头21反向运动时，囊腔14的弹性膜片18与压头21因刚性结构43连接在一起，而被压头21拉回，从而加速了囊腔14的弹性膜片18的复位，进而使囊腔14内能够更快速被输注液体填充满，满足了高速或高粘度输注液体输注的要求。

当然，在不需要大流量输液或者高粘度输注液体的时候，无需在囊腔的弹性膜片上设置有刚性结构，可以采用单个弹性膜片结构；若有大流量输液或者高粘度输注液体需求，可以采用在弹性膜片上增加刚性结构的方式，具体的结构可根据用户需求来进行设计。

具体地，直线运动装置包括压头、用于驱动压头的驱动装置，驱动控制器25用于向驱动装置输出驱动信号，压头与囊腔的弹性膜片相接触。可见，直线运动装置具有两个或两个以上具有特定形状的压头，当输液设备20与耗材结构10连接时，第一个压头21和第二个压头22分别同第一个囊腔14的第一个弹性膜片18和第二个囊腔15的第二个弹性膜片19相接触，第一个压头21和第二个压头22能够被单独控制进行运动或停止运动。优选的，第一个压头21和第二个压头22具有球顶圆柱结构。

在工作时，如图5所示，首先将耗材结构10同输液设备20连接固定,并将输液管路内排空气体并注满输注液体，此时输液设备20第一个压头21球顶端面与耗材结构10第一个囊腔14的第一个弹性膜片18相接触，输液设备20第二个压头22球顶端面与耗材结构10第二个囊腔15的第二个弹性膜片19相接触，且压头的运动为和圆柱体囊腔结构的轴心方向重合的直线往复运动。

其中，压力检测装置包括至少两个压力传感器，第一个压力传感器27检测第一个囊腔14内的输注液体压力，并发送第一个压力检测信号至驱动控制器25，驱动控制器25还用于根据第一个压力检测信号控制第一个驱动装置23，并驱动第一个压头21进行运动或停止运动；第二个压力传感器28检测第二个囊腔15内的输注液体压力，并发送第二个压力检测信号至驱动控制器25，驱动控制器25还用于根据第二个压力检测信号控制第二个驱动装置24，并驱动第二个压头22进行运动或停止运动。

进一步的，输液设备20还包括气泡传感器26，气泡传感器26检测囊腔内的输注液体中的气泡大小或者累积气泡容量，并发送第一个气泡信号或者第二个气泡信号至驱动控制器25，驱动控制器25还用于根据第一个气泡信号和/或第二个气泡信号控制第一个驱动装置23和/或第二个驱动装置24，并驱动第一个压头21和/或第二个压头22进行运动或停止运动。

进一步的，出液管路还连接有过滤器11，过滤器11用于过滤出液管路输出的输注液体的气泡和/或杂质。

在本实施例中，输液设备20还包括：用于设定输注参数的输入装置29；用于输出显示信息的显示装置30；用于输出警报信号的报警装置32；用于为输液系统输出电能的电源装置31。可见，输入装置29负责设定具体的输注参数，显示装置30负责显示参数，工作状态及报警信息等，多采用LED数码管和液晶显示屏，报警装置32可以发出警报，包括声音，图像，或者灯光等，电源装置31可以为整个系统提供能源。

因此，在确定耗材结构10与输液设备20处于连接状态时，将输注液体充满输液管路后，通过控制进液控制阀和出液控制阀以促使囊腔内充满输注液体，并且通过直线运动装置沿着囊腔的轴心方向作直线运动并通过弹性变形改变囊腔的容积以实现输注液体的吸入或排出。

由于输注液体是通过囊腔的弹性膜片因弹性复位时产生的负压作用进入囊腔，在某些特殊的场合如高速输液时，需要膜片快速复位，但膜片本身的弹力不足会导致其复位缓慢，而不能满足高速输液的需求，另外，在输注液体粘度较高的场合，液体在管路内流动时具有较高的阻力，而仅通过囊腔膜片本身的弹性变形，很难快速复位，也达不到使用需求。

如图6所示，刚性结构43设于囊腔14的弹性膜片18上并且靠近于与压头21的抵接处，刚性结构43由磁性材料制成。在本实施例中，囊腔14的弹性膜片18上具有刚性结构43，刚性结构43可由磁性材料制作而成，压头21可以由永磁体或电磁体制作而成。在系统正常工作时，弹性膜片18上的刚性结构43同压头21因磁作用力连接在一起，当压头21挤压弹性膜片18时，此时囊腔14体积减少，排出输注液体。当压头21反向运动时，弹性膜片18上的刚性结构43，由于与压头21通过磁作用力连接在一起，所以会和压头21一同复位，使输注液体能够被迅速填满囊腔14。

一种输液系统实施例二：

如图7所示刚性结构包括设于囊腔52的弹性膜片51上的第一卡扣部件53以及设于压头50内的第二卡扣部件54，第一卡扣部件53与第二卡扣部件54卡扣连接。在本实施例中，弹性膜片51上具有刚性结构，刚性结构具有最少一处卡扣，压头50具有和卡扣相配合的结构。

在系统工作前，弹性膜片51上的第一卡扣部件53能够通过手动或者自动方式同压头50内的第二卡扣部件54连接。

在系统工作时，当压头50挤压弹性膜片51时，此时囊腔52的体积减少，排出输注液体。当压头50反向运动时，弹性膜片51上的刚性结构，因同压头50通过卡扣连接在一起，所以会同压头50一同复位，使输注液体能够被迅速填满囊腔52。

在系统工作后，可以通过手动或自动的方式，将第一卡扣部件53与压头50相配合的第二卡扣部件54松开。

由此可见，本发明的输液系统主要包括输液设备20和与其配合使用的耗材结构10，其通过进液控制阀、出液控制阀、压头、囊腔、直线运动装置、驱动控制器、压力检测装置之间相互配合，以使出液管路以预定速率进行输液，并且在完整的输注过程中，各自周期平滑过渡，避免了注射泵输液总量受推注部件容量限制的缺陷，同时克服了蠕动泵的输液流速瞬时脉动的缺陷。

在应用于高压输注领域时(如造影剂注射)，可以完全使用高压注射器内的造影剂，不会产生剩余，且可以被二次使用，减轻了患者不必要的经济负担及社会负担。

同时，通过设计不同的囊腔体积及相应的压头运动频率，可以满足高输液总量及高输液速度的需求。

一种输液方法实施例：

上述的输液方法，应用于上述如图1至图7的一种输液系统。该方法包括：首先，执行步骤S1，关闭第一个进液控制阀16，打开第一个出液控制阀12，并同时关闭第二个进液控制阀17及第二个出液控制阀13，由驱动装置驱动第一个压头21以预定速率做伸出运动，并挤压第一个囊腔14的弹性膜片发生形变以促使第一个囊腔14内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第一个压头21运行至最大位置处，此时第一个囊腔14内容积最少。

然后，执行步骤S2，关闭第二个进液控制阀17，并打开第二个出液控制阀13，由驱动装置驱动第二个压头22以预定速率做伸出运动，并挤压第二个囊腔15的弹性膜片发生形变以促使第二个囊腔15内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第二个压头22运行至最大位置处，此时第二个囊腔15内容积最少。

接着，执行步骤S3，关闭第一个进液控制阀16，并打开第一个出液控制阀12，第一个压头21继续以预定速率做伸出运动，并挤压第一个囊腔14的弹性膜片发生形变以促使第一个囊腔14内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第一个压头21运行至最大位置处，此时第一个囊腔14内容积最少。

然后，执行步骤S4，重复所述步骤S2和所述步骤S3，即可使所述输液系统以预定速率进行输液。

在确定耗材结构10与输液设备20连接后，还执行步骤S0，步骤S0包括控制第一个进液控制阀16关闭、第一个出液控制阀12打开、第二个进液控制阀17打开、第二个出液控制阀13关闭，以促使第一个囊腔14和第二个囊腔15内均充满输注液体。

在步骤S1中，当第一个压头21伸出动作运行至最大位置即第一个囊腔14内的容积达到最小时，控制第一个进液控制阀16打开、第一个出液控制阀12关闭、第二个进液控制阀17关闭、第二个出液控制阀13打开，同时控制第一个压头21复位以促使第一个囊腔14的弹性膜片因弹性恢复变形，第一个囊腔14内因其弹性膜片恢复变形产生负压，并将输注液体通过第一个囊腔14的进液口吸入第一个囊腔14内。

在步骤S2中，当第二个压头22伸出动作运行至最大位置即第二个囊腔15内的容积达到最小时，控制第二个进液控制阀17打开、第二个出液控制阀13关闭，控制第二个压头22复位，第二个囊腔15内因其弹性膜片恢复变形产生负压，并将输注液体通过第二个囊腔15的进液口吸入第二个囊腔15内。

在上述步骤S1、S3中，由压力检测装置的第一个压力传感器27实时监测第一个囊腔14内的输注液体压力，并发送第一个压力检测信号至驱动控制器25，当第一个压力检测信号大于预设压力值时，由驱动控制器25控制第一个驱动装置23和第二个驱动装置24停止驱动，且控制第一个压头21和第二个压头22停止运动，并且控制报警装置32发出警报信号。

在上述步骤S2中，由压力检测装置的第二个压力传感器28实时监测第二个囊腔15内的输注液体压力，并发送第二个压力检测信号至驱动控制器25，当第二个压力检测信号大于预设压力值时，由驱动控制器25控制第一个驱动装置23和第二个驱动装置24停止驱动，且控制第一个压头21和第二个压头22停止运动，并且控制报警装置32发出警报信号。

输液设备20还包括气泡传感器26，气泡传感器26检测输注液体中的气泡大小或累积气泡容量，并发送气泡大小对应的第一个气泡信号或与累积气泡容量对应的第二个气泡信号至驱动控制器25；驱动控制器25接收第一个气泡信号或第二个气泡信号，当第一个气泡信号或第二个气泡信号大于驱动控制器25设定的气泡预设值时，由驱动控制器25控制第一个驱动装置23和第二个驱动装置24停止驱动，且控制第一个压头21和第二个压头22停止运动，并且控制报警装置32发出警报信号。

在本实施例中，在囊腔14的弹性膜片18与压头21之间设有刚性结构43，在系统工作时，刚性结构43与压头21刚性连接，当压头21挤压囊腔14的弹性膜片18时，囊腔14排出输注液体；当压头21复位时，囊腔14的弹性膜片18与压头21通过刚性结构43连接为一体，以促使囊腔14的弹性膜片18被压头21拉回，从而加速了囊腔14的弹性膜片18的复位，进而使囊腔14内能够更快速被输注液体填充满，满足了高速或高粘度输注液体输注的要求。

在实际应用中，首先将耗材结构10同输液设备20进行连接，准备好输注液体，并将输注液体充满输液管路。

然后，控制第一个进液控制阀16关闭、第一个出液控制阀12打开、第二个进液控制阀17打开、第二个出液控制阀13关闭。此时，第一个囊腔14及第二个囊腔15内均充满输注液体。

接着，执行第一个步骤，关闭第一个进液控制阀16，并打开第一个出液控制阀12，并且同时关闭第二个进液控制阀17和第二个出液控制阀13。由第一个驱动装置23驱动第一个压头21以某一速率做伸出运动，并挤压第一个囊腔14的第一个弹性膜片18，第一个囊腔14内输注液体因第一个压头21的挤压效应将囊腔内的输注液体由囊腔出液口排出，直至第一个压头21伸出动作运行至最远(大)位置处，此时第一个囊腔14内容积最少。

然后，执行第二个步骤，关闭第二个进液控制阀17，并打开第二个出液控制阀13，第二个驱动装置24控制第二个压头22以某一速率做伸出运动，并挤压第二个囊腔15的第二个弹性膜片19，第二个囊腔15内输注液体因第二个压头22的挤压效应将第二个囊腔15内的输注液体由囊腔出液口排出；当第二个压头22运行至最大位置即第二个囊腔15内的容积最小时。

在第二个步骤开始的同时，也就是当第一个压头21伸出动作运行至最大位置时，关闭第一个出液控制阀12，同时打开第一个进液控制阀16，控制第一个压头21复位，第一个弹性膜片18因弹性恢复变形，第一个囊腔14内因第一个弹性膜片18恢复变形产生负压，将输注液体通过进液口吸入第一个囊腔14内。

然后，执行第三个步骤，关闭第一个进液控制阀16，并打开第一个出液控制阀12，第一个驱动装置23驱动第一个压头21继续以预定速率做伸出运动，并挤压第一个囊腔14的第一个弹性膜片18，第一个弹性膜片18形变，第一个囊腔14内容积减小，输注液体经出液口排出，直至第一个压头21运行至最远(大)位置处，此时第一个囊腔14内容积最少。

在第三个步骤开始的同时，关闭第二个出液控制阀13，同时打开第二个进液控制阀17，第二个压头22复位，第二个弹性膜片19因自身弹性复位，第二个囊腔15内产生负压，输注液体因负压作用经进液口被吸入第二个囊腔15。

如此，不断重复第二个步骤和第三个步骤，即可通过控制第一个压头21和/或第二个压头22的伸出速率，控制第一个囊腔14和/或第二个囊腔15内的体积和时间的变化率，即可进行严格控制输注速率或者执行可变输注速率的输注方案，并且在完整的输注过程中，各自周期平滑过渡，可以避免注射泵输液总量受推注部件容量限制的缺陷，同时克服了蠕动泵的输液流速瞬时脉动的缺陷。

特别的，第一个压头21和/或第二个压头22复位动作的速率要大于等于伸出动作的速率，以保证第一个囊腔14(或第二个囊腔15)排液时，第二个囊腔15(或第一个囊腔14)有充足的时间将输注液体吸满整个囊腔。

具体地，本实施实例压头的原理(以第一个压头21运动为例说明)，如图8和图9所示，当第一个压头21运行到某一位置时，第一个囊腔14内容积140为囊腔内圆柱空间的容积减去因第一个弹性膜片18受第一个压头21作用变形而形成的球顶椎体的容积，如式子：V＝f(x)。

且随着第一个压头21位移x逐渐增大，容积V逐渐减小；通过控制位移x的变化，可以使容积V的变化量成正比，即以等速率排出输注液体；单就第一个压头21运动而言，其输注液体流率时间曲线，如图10所示。

同理，当第一个压头21与第二个压头22按照要求协同工作时，其输注液体流率时间曲线，如图11所示。可以使本系统以预定恒定速率进行输液，并且在完整的输注过程中，各自周期平滑过渡。

更进一步地，第一个压头21和/或第二个压头22的运动可以由步进电机进行驱动。

由此可见，本发明的输液方法通过进液控制阀、出液控制阀、压头、囊腔、直线运动装置、驱动控制器、压力检测装置之间相互配合，以使出液管路以预定速率进行输液，并且在完整的输注过程中，各自周期平滑过渡，避免了注射泵输液总量受推注部件容量限制的缺陷，同时克服了蠕动泵的输液流速瞬时脉动的缺陷。

同时，通过设计不同的囊腔体积及相应的压头运动频率，可以满足高输液总量及高输液速度的需求。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种输液系统，其特征在于，包括：

耗材结构，所述耗材结构包括输液管路、与所述输液管路相连通的至少两个并联连接的囊腔，所述囊腔包括用于容纳输注液体的内腔，所述内腔是由一处或多处弹性膜片及所述弹性膜片的固定结构组成的腔体；

与所述耗材结构配合使用的输液设备，所述输液设备包括至少两个直线运动装置、用于驱动所述直线运动装置的驱动控制器以及用于实时监测输注液体压力的压力检测装置，所述直线运动装置沿着所述囊腔的轴心方向作直线运动并通过弹性变形改变所述囊腔的容积以实现输注液体的吸入或排出；

所述直线运动装置包括压头、用于驱动所述压头的驱动装置，所述驱动控制器用于向所述驱动装置输出驱动信号，所述压头与所述囊腔的弹性膜片相接触；

所述囊腔的弹性膜片与所述直线运动装置之间通过刚性结构连接；

所述刚性结构包括设于所述囊腔的弹性膜片上的第一卡扣部件以及设于所述压头内的第二卡扣部件，所述第一卡扣部件与所述第二卡扣部件卡扣连接。

2.根据权利要求1所述的输液系统，其特征在于：

所述输液管路包括进液管路和出液管路，每个所述囊腔的内腔均设有与所述进液管路相连通的进液口、与所述出液管路相连通的出液口，所述进液管路上靠近于进液口的一端设有进液控制阀，所述出液管路上靠近于出液口的一端设有出液控制阀。

3.根据权利要求2所述的输液系统，其特征在于：

所述出液管路还连接有过滤器，所述过滤器用于过滤所述出液管路输出的输注液体的气泡和/或杂质。

4.根据权利要求1所述的输液系统，其特征在于：

所述刚性结构设于所述囊腔的弹性膜片上并且靠近于与所述压头的抵接处，所述刚性结构由磁性材料制成。

5.根据权利要求1所述的输液系统，其特征在于：

所述压力检测装置包括至少两个压力传感器，第一个所述压力传感器检测第一个所述囊腔内的输注液体压力，并发送第一压力检测信号至所述驱动控制器，所述驱动控制器还用于根据所述第一压力检测信号控制第一个所述驱动装置，并驱动第一个所述压头进行运动或停止运动；

第二个所述压力传感器检测第二个所述囊腔内的输注液体压力，并发送第二压力检测信号至所述驱动控制器，所述驱动控制器还用于根据所述第二压力检测信号控制第二个所述驱动装置，并驱动第二个所述压头进行运动或停止运动。

6.根据权利要求5所述的输液系统，其特征在于：

所述输液设备还包括气泡传感器，所述气泡传感器检测所述囊腔内的输注液体中的气泡大小或者累积气泡容量，并发送第一气泡信号或者第二气泡信号至所述驱动控制器，所述驱动控制器还用于根据所述第一气泡信号和/或所述第二气泡信号控制第一个所述驱动装置和/或第二个所述驱动装置，并驱动第一个所述压头和/或第二个所述压头进行运动或停止运动。

7.根据权利要求1至6任一项所述的输液系统，其特征在于：

所述输液设备还包括：用于设定输注参数的输入装置；用于输出显示信息的显示装置；用于输出警报信号的报警装置；用于为所述输液系统输出电能的电源装置。

8.一种输液方法，应用于如权利要求1至7任一项所述的一种输液系统，其特征在于，该方法包括：

步骤S1，关闭第一个进液控制阀，打开第一个出液控制阀，并同时关闭第二个进液控制阀及第二个出液控制阀，由驱动装置驱动第一个压头以预定速率做伸出运动，并挤压第一个囊腔的弹性膜片发生形变以促使第一个囊腔内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第一个压头运行至最大位置处，此时第一个囊腔内容积最少；

步骤S2，关闭第二个进液控制阀，并打开第二个出液控制阀，由驱动装置驱动第二个压头以预定速率做伸出运动，并挤压第二个囊腔的弹性膜片发生形变以促使第二个囊腔内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第二个压头运行至最大位置处，此时第二个囊腔内容积最少；

步骤S3，关闭第一个进液控制阀，并打开第一个出液控制阀，第一个压头继续以预定速率做伸出运动，并挤压第一个囊腔的弹性膜片发生形变以促使第一个囊腔内容积减小，输注液体经其出液口排出，直至第一个压头运行至最大位置处，此时第一个囊腔内容积最少；

步骤S4，重复所述步骤S2和所述步骤S3，即可使所述输液系统以预定速率进行输液。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

在确定耗材结构与输液设备连接后，还执行步骤S0，所述步骤S0包括控制第一个进液控制阀关闭、第一个出液控制阀打开、第二个进液控制阀打开、第二个出液控制阀关闭，以促使第一个囊腔和第二个囊腔内均充满输注液体。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

在所述步骤S1中，当第一个压头伸出动作运行至最大位置即第一个囊腔内的容积达到最小时，控制第一个进液控制阀打开、第一个出液控制阀关闭、第二个进液控制阀关闭、第二个出液控制阀打开，同时控制第一个压头复位以促使第一个囊腔的弹性膜片因弹性恢复变形，第一个囊腔内因其弹性膜片恢复变形产生负压，并将输注液体通过第一个囊腔的进液口吸入第一个囊腔内。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

在所述步骤S2中，当第二个压头伸出动作运行至最大位置即第二个囊腔内的容积达到最小时，控制第二个进液控制阀打开、第二个出液控制阀关闭，控制第二个压头复位，第二个囊腔内因其弹性膜片恢复变形产生负压，并将输注液体通过第二个囊腔的进液口吸入第二个囊腔内。

12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：

在上述步骤S1、S3中，由压力检测装置的第一个压力传感器实时监测第一个囊腔内的输注液体压力，并发送第一压力检测信号至所述驱动控制器，当第一压力检测信号大于预设压力值时，由所述驱动控制器控制第一个驱动装置和第二个驱动装置停止驱动，且控制第一个所述压头和第二个所述压头停止运动，并且控制报警装置发出警报信号；

在上述步骤S2中，由压力检测装置的第二个压力传感器实时监测第二个囊腔内的输注液体压力，并发送第二压力检测信号至驱动控制器，当第二压力检测信号大于预设压力值时，由所述驱动控制器控制第一个驱动装置和第二个驱动装置停止驱动，且控制第一个所述压头和第二个所述压头停止运动，并且控制报警装置发出警报信号。

13.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：

所述输液设备还包括气泡传感器，所述气泡传感器检测输注液体中的气泡大小或累积气泡容量，并发送气泡大小对应的第一气泡信号或与累积气泡容量对应的第二气泡信号至所述驱动控制器；

所述驱动控制器接收第一气泡信号或第二气泡信号，当第一气泡信号或第二气泡信号大于所述驱动控制器设定的气泡预设值时，由所述驱动控制器控制第一个驱动装置和第二个驱动装置停止驱动，且控制第一个所述压头和第二个所述压头停止运动，并且控制报警装置发出警报信号。

14.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：

在囊腔的弹性膜片与压头之间设有刚性结构，在系统工作时，刚性结构与压头刚性连接，当压头挤压囊腔的弹性膜片时，囊腔排出输注液体；当压头复位时，囊腔的弹性膜片与压头通过刚性结构连接为一体，以促使囊腔的弹性膜片被压头拉回。

Images