專利名稱：流量控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體流量控制器，具體地涉及通過壓縮可變形的流體流動(dòng) 導(dǎo)管來控制流速的控制器。
背景技術(shù)：
通過靜脈(IV)注入進(jìn)行的給藥、補(bǔ)液和營養(yǎng)制劑是世界范圍內(nèi)采 用的最常用的醫(yī)療程序。全世界每年使用大約25億的靜脈設(shè)備。靜脈 注入是在全身傳遞流體和藥物的最快的方式。
傳統(tǒng)的靜脈流量控制器的基本設(shè)計(jì)一一通過拇指輪進(jìn)行操作的"滾 輪夾"一一已經(jīng)沿用了 40多年而沒有改變。通過擠壓穿過裝置的靜脈 液滴管，調(diào)節(jié)拇指輪能夠相應(yīng)調(diào)節(jié)靜脈溶液的流速。典型的靜脈液滴設(shè) 備可以包括用于插入靜脈中的短導(dǎo)管(針)。所述導(dǎo)管連接于靜脈液滴 管的長度，所述靜脈液滴管又連接于液滴室，所述液滴室插入于容納有 靜脈液體流體的袋子中。滾輪夾裝配于液滴室與導(dǎo)管之間的靜脈管。
標(biāo)準(zhǔn)的靜脈液滴設(shè)備可以用于多種不同的組合中，包括長度和直 徑可變的管；排氣管；多點(diǎn)注入口；標(biāo)準(zhǔn)成人靜脈設(shè)備，其通常具有流 速為10、 15、 19或者20滴/亳升的液滴室；標(biāo)準(zhǔn)的兒科靜脈設(shè)備，其通 常具有流速為60滴/亳升的液滴室；以及特殊靜脈設(shè)備，其具有流速為 60滴或者更多滴/毫升的專用的高準(zhǔn)確度的液滴室。
但是，傳統(tǒng)的滾輪夾表現(xiàn)出較差的準(zhǔn)確度和精度并且難于調(diào)節(jié)和操 作，使得其不適于未經(jīng)過培訓(xùn)的人員使用。在輸送治療藥物以及治療兒 童的情況下，準(zhǔn)確的藥物輸送非常重要，這種不準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大的問題。 由于經(jīng)過一段時(shí)間流量可能發(fā)生變化，因此傳統(tǒng)的靜脈系統(tǒng)還要求由受 訓(xùn)人員進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測和調(diào)節(jié)。
盡管可以勉強(qiáng)用于20世紀(jì)50年代的普通藥物制劑的給藥，但是滾 輪夾靜脈流量控制器的確不能滿足現(xiàn)代臨床治療方案的需求。雖然已經(jīng) 提出了對于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的各種替換形式，但是沒有一個(gè)能夠完全成功地解決這種設(shè)計(jì)的問題。
傳統(tǒng)的系統(tǒng)仍然在發(fā)展中國家中廣泛地用于包括補(bǔ)液、給藥和輸血 的靜脈臨床應(yīng)用中。但是，由于發(fā)展中國家的經(jīng)過訓(xùn)練的醫(yī)務(wù)人員的短 缺，患者經(jīng)常不得不自我處理或者由基本未受訓(xùn)練的人員處理。因此， 盡管發(fā)展中世界的患者已經(jīng)得到了改進(jìn)的制藥和藥物處理方式，但是卻 通常不能得到適于輸送這些藥物的技術(shù)。
固有的不準(zhǔn)確性、傳統(tǒng)的靜脈流量控制器的調(diào)節(jié)的困難以及對于操
作人員計(jì)算流速的依賴導(dǎo)致在給藥(例如抗生素、HIV以及化療藥物等) 不足時(shí)發(fā)生高的死亡率，并且在強(qiáng)效化療和麻醉藥物過程中由于疏忽而 給藥過度時(shí)造成死亡率增加。因此，由于靜脈藥物的給藥過度或給藥不 足，發(fā)展中國家的患者很少能接受臨床護(hù)理的最佳水平，通常導(dǎo)致不可 避免的災(zāi)難。據(jù)估計(jì)，在整個(gè)發(fā)展中世界中，給藥過度至少導(dǎo)致每年兩 千萬人的死亡。因?yàn)獒t(yī)療人員認(rèn)為關(guān)于靜脈治療的高死亡率是正常的， 并且當(dāng)由于操作者失誤導(dǎo)致治療失誤時(shí)，這種失誤不被記錄，因此這是 "隱藏"的傳染病。
在發(fā)達(dá)世界，藥物輸送機(jī)構(gòu)的改進(jìn)在藥物學(xué)、保證安全以及準(zhǔn)確且 可靠的強(qiáng)效藥物給藥方面具有相應(yīng)的優(yōu)勢。特別地，微處理器控制的靜 脈注入泵廣泛地應(yīng)用于發(fā)達(dá)世界。由于這些泵很少需要監(jiān)控，聲音警報(bào) 會報(bào)告錯(cuò)誤并且給藥被自動(dòng)記錄，因此在醫(yī)務(wù)人員的成本很高的情況 下，較高的成本是合理的。但是，這種藥物輸送系統(tǒng)的成本大約為1500 美元，使得其不適于在比較貧窮的國家廣泛使用(盡管在發(fā)展中國家的 重病監(jiān)護(hù)室中可以看到這種系統(tǒng))。而且，操作成本相比傳統(tǒng)的靜脈系 統(tǒng)較高，并且比較貧窮的國家通常缺少受過培訓(xùn)的保障人員來使用這種 高科技儀器。而且，這種高成本的流量控制器同樣不適合應(yīng)用于許多其 它的對于成本敏感的應(yīng)用。傳統(tǒng)的靜脈液滴系統(tǒng)同樣還應(yīng)用于發(fā)達(dá)世界 的特定應(yīng)用中，包括水化治療、家庭健康護(hù)理、緊急護(hù)理等。
能夠使用刻度和刻度盤控制流速的"流量刻度盤"靜脈控制器是眾 所周知的并且提供對于流速的滿意控制。但是，靜脈流體經(jīng)過這種控制 器的內(nèi)部。因此，這些控制器是一次性的、單次使用的設(shè)備并且對于許 多應(yīng)用過分昂貴，每次使用的成本通常為大約5至7美元。
13本發(fā)明的目的是以成本合算的方式提供具有令人滿意的準(zhǔn)確性的 流量控制器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可以重復(fù)使用、具有較長使用壽命 的流量控制器。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種經(jīng)過最少的培訓(xùn)即可容易使用的 流量控制器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種減少經(jīng)過一段時(shí)間后流速的偏差 并且防止流速的意外調(diào)節(jié)的流量控制器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種將在發(fā)展中世界中改進(jìn)靜脈處理 治療的安全性和功效的流量控制器。
每個(gè)目的都可以分開閱讀，其目的是至少向大眾提供一種有用的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第 一方面中提供一種流量控制器，所述流量控制器配置
為接收可變形的流體流動(dòng)導(dǎo)管并且具有
夾具，其具有與擠壓表面相對的夾具表面并且適于在夾具表面與擠 壓表面之間擠壓導(dǎo)管，從而控制經(jīng)過導(dǎo)管的流體流動(dòng)；以及
致動(dòng)器，其允許調(diào)節(jié)夾具；
其中，夾具表面具有與擠壓表面的形狀相配合的形狀，從而沿導(dǎo)管 長度的截面基本均勻地?cái)D壓導(dǎo)管。
在本發(fā)明的第二方面中提供一種流量控制器，所述流量控制器配置 為接收可變形的流體流動(dòng)導(dǎo)管并且具有
夾具，其適于擠壓導(dǎo)管，從而控制經(jīng)過導(dǎo)管的流體流動(dòng)； 致動(dòng)器，其允許調(diào)節(jié)流速；
凸輪，其由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并且配置為調(diào)節(jié)夾具，從而調(diào)節(jié)對導(dǎo)管的擠壓以及經(jīng)過導(dǎo)管的流速；以及
掣子機(jī)構(gòu)，其具有多個(gè)掣子位置，使得凸輪能夠固定于多個(gè)凸輪位置中的一個(gè)，從而使得夾具能夠設(shè)置為多個(gè)設(shè)定中的一個(gè)并且保持在該設(shè)定。
在本發(fā)明的第三方面中提供一種流量控制器，所述流量控制器配置為接收可變形的流體流動(dòng)導(dǎo)管并且具有
夾具，其適于擠壓導(dǎo)管；刻度盤，其允許調(diào)節(jié)流速；
凸輪，其由刻度盤驅(qū)動(dòng)并且配置為調(diào)節(jié)夾具，從而調(diào)節(jié)對導(dǎo)管的擠壓以及經(jīng)過導(dǎo)管的流速。
在本發(fā)明的第四方面中提供一種流量控制器套件，所述流量控制器套件包括兩個(gè)或更多個(gè)凸輪，每個(gè)所述凸輪都具有不同的橫截面形狀，當(dāng)安裝在流量控制器中時(shí)，每個(gè)所述凸輪配置為控制特定流體的流動(dòng)和/或特定治療方案的給藥。


現(xiàn)在將參照附圖，僅通過示例的方式對本發(fā)明進(jìn)行描述。
圖l是才艮據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的流量控制器的第一立體圖2是圖1的流量控制器的第二立體圖3是圖1的流量控制器的第一分解圖4是圖1的流量控制器的第二分解圖5是圖1的流量控制器在連接背板之前的后視圖6是安裝有流量導(dǎo)管的圖1的流量控制器的前視圖7是安裝有流量導(dǎo)管的圖1的流量控制器的后視圖流動(dòng)導(dǎo)管；以圖8是示出用于傳統(tǒng)的滾輪夾控制器和申請人的控制器的、流速作為致動(dòng)器位置的函數(shù)的圖表。
具體實(shí)施例方式
圖l和圖2示出了具有控制器底盤2的流量控制器1，所述控制器底盤2適于在導(dǎo)管通道3中保持可變形的流動(dòng)導(dǎo)管。在使用中，導(dǎo)管插入導(dǎo)管通道3中并且與位于控制器的頂端的定位構(gòu)件4和位于控制器底端的定位構(gòu)件5接合。不需要為了插入流動(dòng)導(dǎo)管而拆卸流量控制器。
流量控制器1 i更計(jì)為用于與例如由Codan或Braun 7>司供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)靜脈管路設(shè)備一起使用。這些供應(yīng)商將靜脈管路制造為具有大約3.5至3.6亳米的外徑和大約0.52至0.53亳米的壁厚。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，壁厚對于流量控制器的準(zhǔn)確性和范圍的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由于管路直徑帶來的任何影響。同樣可以買到具有較小壁厚的靜脈管路(例如一種具有大約0.43毫米壁厚的管路)。盡管此處所述的流量控制器已經(jīng)設(shè)計(jì)為與標(biāo)稱壁厚在0.52至0.57亳米之間的管路一起使用，但是本發(fā)明可以通過下文所述的部件的合適設(shè)計(jì)(特別是凸輪機(jī)構(gòu)的形狀)應(yīng)用于任意尺寸和壁厚的管路。
流量控制器l包括致動(dòng)器6，所述致動(dòng)器6可以是刻度盤。可替換地，可以使用滑動(dòng)致動(dòng)器、杠桿或者任意其它合適的致動(dòng)器。致動(dòng)器可以裝配有刻度7。指針8可以設(shè)置在控制器底盤2上，使得使用者能夠從刻度7讀出值。當(dāng)然，指針可以設(shè)置在致動(dòng)器上，其中控制器底盤上具有刻度。
刻度可以提供致動(dòng)器位置、流速或者任意其它有用參數(shù)的指示。不同的流體(包括靜脈流體和藥物制劑)具有略微不同的粘度并且可以以略微不同的流速經(jīng)過流動(dòng)導(dǎo)管流動(dòng)。因此，所述刻度可以是與特定流體相關(guān)的刻度。所述刻度也可以與特定的藥物治療方案(例如化療方案)相關(guān)，使得臨床治療更加容易并且減少操作者失誤的可能性?？潭饶軌蛟O(shè)置于適于附連至流量控制器的標(biāo)簽上，而流量控制器可以設(shè)置有適于不同的流體和/或治療方案的多個(gè)不同的標(biāo)簽?？商鎿Q地，標(biāo)簽?zāi)軌虬ㄅc參考圖結(jié)合的多個(gè)刻度，所述參考圖結(jié)合刻度能夠用于以每分鐘的液滴和/或每小時(shí)的毫升來計(jì)算流速。
16圖3和圖4示出了流量控制器1的分解圖。流量控制器l包括控制器底盤2 (如上所述)，所述控制器底盤保持流動(dòng)導(dǎo)管并且還提供安裝控制器的其它元件的主體。
刻度盤6安裝于控制器底盤2的前表面并且還與掣子20接合。掣子20在槽21中安裝至控制器底盤并且與形成在刻度盤6的背面上的一系列凹槽和突起22 (見圖4)接合。由掣子20與凹槽和突起22的結(jié)合形成的掣子機(jī)構(gòu)允許將刻度盤的位置準(zhǔn)確地設(shè)定至掣子20與凹槽接合的位置中的一個(gè)處。而且，突起約束刻度盤脫離這些位置的運(yùn)動(dòng)，使得能夠防止經(jīng)過一段時(shí)間后刻度盤位置的偏離。這還減少了由于刻度盤被鎖等而導(dǎo)致刻度盤的設(shè)置意外改變的幾率。
盡管所示的掣子20與刻度盤6接合，但是它還可以與凸輪或者夾具(都將在下文中描述)接合。掣子機(jī)構(gòu)的重要特征是它會操作以允許夾具(從而允許流速)準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)并且將夾具保持在特定的設(shè)定處一一處于最大設(shè)定與最小設(shè)定的中間。
刻度盤還包括刻度盤軸23 (見圖4)，所述刻度盤軸23與凸輪25的內(nèi)部孔24 (見圖3)接合?？潭缺P軸23和孔24可以具有相互配合的非圓形橫截面。凸輪25與刻度盤軸23使用銷26彼此固定，所述銷26穿過凸輪并且進(jìn)入設(shè)置于刻度盤軸23的開孔27中。凸輪還設(shè)置有圓柱形的凸輪軸28，所述凸輪軸28安裝于控制器底盤的孔29中，使得凸輪能夠在孔29中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，刻度盤和凸輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定于控制器底盤，刻度盤驅(qū)動(dòng)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。
流量控制器1還包括夾具30。夾具30包括銷31，所述銷31穿過控制器底盤2中的槽32。槽32足夠長，從而允許夾具30在需要的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。夾具30通過具有兩個(gè)銷34的背板33固定于控制器底盤2，所述銷34與控制器底盤2中的開孔35接合。此外，背板33包括圓柱形的支承構(gòu)件36 (見圖3)，所述支承構(gòu)件36與凸輪25的背部的開孔37(見圖4)接合，從而進(jìn)一步提供凸輪25的轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性。
使用自攻螺釘可以適當(dāng)?shù)剡B接各種部件。可替換地，能夠在螺紋孔、粘著劑、焊接過程(例如聲波焊接)或者簡單的摩擦配合中使用螺釘(盡管可能持續(xù)時(shí)間不長)。但是，由于膠水不可能良好地粘合不同的材料，因此在使用多種不同材料時(shí)，粘合可能是有問題的。當(dāng)焊接不同材料時(shí)，聲波焊接可能遇到類似的連接不良的問題。
組裝時(shí)，凸輪25與夾具30的內(nèi)表面38接合。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪25的偏心形狀調(diào)節(jié)夾具30的側(cè)向位置，特別是夾具表面39的側(cè)向位置，在使用中，所述夾具表面39擠壓穿過流量控制器1的流動(dòng)導(dǎo)管的外側(cè)。流動(dòng)導(dǎo)管的另一側(cè)擠壓由導(dǎo)管通道3的一個(gè)壁形成的擠壓表面40。夾具表面39成形為具有與在控制器底盤2上的壓縮表面40基本相同的輪廓。當(dāng)控制器調(diào)節(jié)為擠壓流動(dòng)導(dǎo)管時(shí)，夾具表面39和擠壓表面40配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面提供基本均勻的擠壓。夾具表面和擠壓表面的基本均勻的擠壓和大的有效表面面積提供了相比于現(xiàn)有技術(shù)的裝置增加的流速準(zhǔn)確度。相反，現(xiàn)有技術(shù)的裝置通常在一點(diǎn)處或者以不均勻的方式擠壓導(dǎo)管。這使得流速不能夠得到足夠的控制。
申請人的裝置中使用的大的表面面積通過流體與管道壁的相互作用以及流動(dòng)通路的尺寸來控制流動(dòng)，而不是簡單地通過點(diǎn)擠壓的尺寸來控制流動(dòng)。 一般而言，當(dāng)流體通過管道流動(dòng)時(shí)，它在管道的中心流動(dòng)得更快，而在管壁處流動(dòng)得速度最慢。實(shí)際的流速是穿過管道的橫截面的流速梯度的平均值。在申請人的裝置中，隨著管道被擠壓，管壁對于流速的作用增大并且流速減慢。被擠壓的管道的長度越長，作用就越大。
而且，當(dāng)使用點(diǎn)擠壓時(shí)，流體通過擠壓處的流動(dòng)是湍流，并且對于這種湍流進(jìn)行滿意的控制是很難實(shí)現(xiàn)的。相反，申請人的裝置提供通過擠壓區(qū)域的層流，從而實(shí)現(xiàn)對于流體流動(dòng)進(jìn)行滿意的控制。同樣，這種層流通過沿管道長度的截面對管道進(jìn)行擠壓而實(shí)現(xiàn)，而不是在一點(diǎn)處對管道進(jìn)行擠壓來實(shí)現(xiàn)。
因此，需要在沿管道長度的截面而不是簡單地在一點(diǎn)處對管道進(jìn)行擠壓。受擠壓截面的長度可以是至少l厘米，優(yōu)選地大于2.5厘米并且更優(yōu)選地為大約5厘米。類似地，受擠壓截面的長度可以處于l厘米至10厘米的范圍內(nèi)，優(yōu)選地處于2.5厘米至6厘米的范圍并且更優(yōu)選地為大約5厘米。還發(fā)現(xiàn)5厘米的長度因?yàn)槿梭w工學(xué)的原因是合適的一一具有這種長度擠壓的裝置能夠很好地握在手中并且用 一個(gè)手操作。
夾具表面39和擠壓表面40可以是基本平坦的表面，或者可以形成
18任意合適圖案的凹槽。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大的凹槽在通過夾具調(diào)節(jié)而改變 流速時(shí)會導(dǎo)致不穩(wěn)定性，而較小的凹槽產(chǎn)生與平坦表面大致相同的效 果。因此，為了制造的簡便并取得最佳效果，平坦表面是優(yōu)選的。(在 本包括權(quán)利要求在內(nèi)的申請文件中使用的術(shù)語"平坦表面"指的是不具 有例如凹槽、突起等表面特征的表面。但是，"平坦表面"可以是例如 附圖中所示的夾具表面或者擠壓表面等彎曲表面。)
靜脈管道通常在平板之間變形為圖8所示的形狀，從而形成兩個(gè)流 動(dòng)通道。能夠以彼此相交微小角度的方式使用夾具表面和擠壓表面，從 而產(chǎn)生單一的流動(dòng)通道。
圖5中最清楚地示出了凸輪25的形狀，從背面示出了在附連背板 33之前的流量控制器1。凸輪25的操作表面42與夾具30的內(nèi)部表面 38接觸，從而在使用者轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤和凸輪時(shí)側(cè)向驅(qū)動(dòng)夾具30的內(nèi)部表 面38。
凸輪的操作表面42的輪廓可以設(shè)計(jì)為使得凸輪半徑隨著轉(zhuǎn)動(dòng)而連 續(xù)增大(其中凸輪半徑是自其軸線至操作表面42的距離)。輪廓可以設(shè) 計(jì)為提供致動(dòng)器位置與流速之間的線性或者近似線性的關(guān)系。輪廓的不 同部分可以具有不同的形狀。例如，輪廓可以設(shè)計(jì)為提供夾具位置與 第 一部分上的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的第 一調(diào)節(jié)率；以及夾具位置與第二部分上的凸 輪轉(zhuǎn)動(dòng)的第二調(diào)節(jié)率。例如，凸輪可以設(shè)計(jì)為在低流速時(shí)提供夾具位置 (從而提供流速)的精確調(diào)節(jié)，而在高流速時(shí)提供夾具位置的略微粗糙 的調(diào)節(jié)。凸輪可以具有覆蓋大約90。轉(zhuǎn)動(dòng)并且提供凸輪半徑的總增大為 大約3亳米的第一區(qū)域,從而允許管道在裝配至流量控制器之后被加載。 覆蓋大約135。轉(zhuǎn)動(dòng)的第二區(qū)域可以提供的凸輪半徑的增大為大約1亳 米，從而允許對流速的精確調(diào)節(jié)。對于流速的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)需要以緊公差制 造凸輪，
流量控制器的各種部件可以由塑料材料制成，使得它們能夠由已知 的模制技術(shù)制造。聚碳酸酯、聚砜和乙縮醛可以成為合適的材料。因?yàn)?準(zhǔn)確度是最重要的，所以聚碳酸酯部件在制造過程中的低收縮度是有利 的，原因?yàn)槟軌蛑圃炀_的模具并且成品部件會嚴(yán)格地匹配模具。但是， 聚碳酸酯抵靠聚碳酸酯的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損，這在經(jīng)過一段時(shí)間后將降低準(zhǔn) 確度。因此，相鄰的運(yùn)動(dòng)部件不應(yīng)當(dāng)都由聚碳酸酯制造。特別地，刻度
19盤和凸輪應(yīng)當(dāng)由不同的材料制成。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下列材料組合是合適的?？刂破鞯妆P2、刻度盤6和背板 33由聚碳酸酯制成。夾具30既可以由聚碳酸酯也可以由聚砜制成。凸 輪25和掣子20由乙縮醛制成。
如圖6和圖7所示，夾在例如標(biāo)準(zhǔn)靜脈管道45等可變形流動(dòng)導(dǎo)管 上的流量控制器是可以重復(fù)使用的?？刂破髂軌蛉菀椎馗竭B于導(dǎo)管并且 從導(dǎo)管拆下。由于被限制在流動(dòng)導(dǎo)管的內(nèi)部，所以流體從不接觸流量控 制器。能夠準(zhǔn)確并且簡單地調(diào)節(jié)流速。夾具表面39與擠壓表面40的相 互配合的形狀所形成的大的擠壓面積提供了對流速準(zhǔn)確并且嚴(yán)格的調(diào) 節(jié)。掣子機(jī)構(gòu)允許準(zhǔn)確地設(shè)定流速并且將刻度盤、凸輪和夾具保持在設(shè) 定位置處，防止了流速的蠕變或者意外調(diào)節(jié)。凸輪可以成形為提供流速 相對于刻度盤的轉(zhuǎn)動(dòng)的基本成線性的調(diào)節(jié)，或者可以成形為提供流速與 刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)之間的任意其它需要的關(guān)系。
圖8示出了對于傳統(tǒng)的滾輪夾控制器和申請人的裝置，將流速作為 致動(dòng)器調(diào)節(jié)的函數(shù)的圖表。申請人的裝置提供了更加靈敏的調(diào)節(jié)以及在 大約0至45亳米的調(diào)節(jié)范圍之間的長的基本成線性的區(qū)域。
這種裝置的簡單操作使得其能夠通過最少的培訓(xùn)而準(zhǔn)確地設(shè)定流 速。 一旦已經(jīng)對給定的靜脈流體或者藥物制備在給定的流量控制器設(shè)備 上建立流速，就不再需要操作者在一段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)液滴從而設(shè)定流速， 能夠使用刻度盤簡單地設(shè)定需要的流速。流速設(shè)定的平均準(zhǔn)確度處于與 許多現(xiàn)有技術(shù)的微處理器控制的靜脈裝置類似的水平，其目前的成本為 1500美元左右。
所述控制器以合理的成本提供準(zhǔn)確并且簡單的調(diào)節(jié)流速的裝置。預(yù) 期流量控制器的成本與現(xiàn)有的流量刻度盤控制器相同。但是，盡管那些 控制器是一次性使用的裝置，但是申請人的裝置是可以重復(fù)使用的并且 設(shè)計(jì)為具有至少IO年的使用壽命。這使得申請人的流量控制器在用于 包括發(fā)展中國家的健康保健等對成本敏感的應(yīng)用以及世界范圍內(nèi)的其 它對成本敏感的應(yīng)用中時(shí)是可行的選擇。
還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)流量控制器對于由靜脈液滴袋的相對高度的改變(可能由于袋的實(shí)際高度的改變、患者高度的改變或者患者胳膊高度的改變引 起)所引起的流速的變化較不敏感。在傳統(tǒng)的"滾輪夾"流量控制器系 統(tǒng)中，由于袋的高度改變引起的壓力改變對于流速可能具有顯著的影 響。
當(dāng)與標(biāo)準(zhǔn)的靜脈管道一起使用時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)流量控制器適于準(zhǔn)確地
設(shè)定1亳升/小時(shí)至500亳升/小時(shí)之間的任意流速。通過改變所使用的 管道以及例如夾具的長度和擠壓表面等設(shè)備參數(shù)，能夠獲得其它的合適 的流量范圍。例如，能夠設(shè)置流速范圍為0.5至250亳升/小時(shí)的流量控 制器。
本發(fā)明在需要控制流體流量的許多應(yīng)用中都是有用的，包括對用 于人類患者投送流體，包括例如補(bǔ)液流體、藥物治療方案、麻醉學(xué)和姑 息治療等靜脈流體；對用于動(dòng)物投送流體(即由獸醫(yī)進(jìn)行)；在遠(yuǎn)程設(shè) 定中或者通過護(hù)理人員對流體進(jìn)行投送；以及在各種設(shè)定中控制化學(xué)物 質(zhì)的流量，包括控制用于處理例如飲用水或者污水等水的化學(xué)流量。
流量控制器可以設(shè)置為套件形式。例如，流量控制器可以設(shè)置為包 括流量控制器和兩個(gè)或更多的各自標(biāo)有刻度的標(biāo)簽的套件。每個(gè)標(biāo)簽都 可以標(biāo)有適合特定流體的流量控制或者特定治療方案的給藥的刻度。在 本說明書中，"特定流體"包括特定種類的流體，例如粘度在特定范圍 的流體。類似地，流量控制器可以被設(shè)置為標(biāo)有單一刻度，但是標(biāo)有換 算表，允許通過刻度讀數(shù)換算為流速、特定流體的流速或者兩種或更多 的不同流體的流速。流速控制器還可以設(shè)置為包括兩個(gè)或更多的凸輪的 套件，每個(gè)所述凸輪都具有不同的橫截面，從而提供流速與致動(dòng)器位置 之間的不同關(guān)系。每個(gè)凸輪都可以適于對特定流體進(jìn)行流量控制或者對 特定治療方案進(jìn)行給藥。
盡管已經(jīng)通過對本發(fā)明實(shí)施方式的說明描述了本發(fā)明并且詳細(xì)地 描述了這些實(shí)施方式，但是申請人不期望將所附權(quán)利要求的范圍約束于 或者以任何方式限制于這些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠容易地 想到另外的優(yōu)點(diǎn)和改型。因此，本發(fā)明的更多方面并不限于所示和所述 的具體細(xì)節(jié)、代表性的儀器和方法以及所示的示例。因此，在不背離申 請人的總體發(fā)明構(gòu)思的精神或者范圍的情況下，能夠?qū)@些細(xì)節(jié)進(jìn)行修 改。
2權(quán)利要求
1.一種流量控制器，其配置為接收可變形的流體流動(dòng)導(dǎo)管并且具有i.夾具，其具有與擠壓表面相對的夾具表面并且適于在所述夾具表面與所述擠壓表面之間擠壓導(dǎo)管，從而控制經(jīng)過導(dǎo)管的流體流動(dòng)；以及ii.致動(dòng)器，其允許調(diào)節(jié)所述夾具；其中，所述夾具表面具有與所述擠壓表面的形狀相配合的形狀，從而沿導(dǎo)管長度的截面基本均勻地?cái)D壓導(dǎo)管。
2. 如權(quán)利要求l所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，使得流速基本由流 體與導(dǎo)管壁的相互作用控制。
3. 如權(quán)利要求l所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，使得經(jīng)過被擠壓導(dǎo) 管的流體流動(dòng)是層流。
4. 如權(quán)利要求l所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度大 于1厘米。
5. 如權(quán)利要求4所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度處 于1厘米至10厘米的范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求l所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度大 于2.5厘米。
7. 如權(quán)利要求6所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度處 于2.5厘米至6厘米的范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求l所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度為大約5厘米。
9. 如權(quán)利要求l所述的流量控制器，其包括凸輪，所述凸輪由所 述致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并且配置為調(diào)節(jié)所述夾具。
10. 如權(quán)利要求9所述的流量控制器，其中，所述凸輪偏心地成形， 使得經(jīng)過導(dǎo)管的流速隨著所述致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)基本成線性地變化。
11. 如權(quán)利要求9所述的流量控制器，其中，所述凸輪的半徑隨著 轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)地增大。
12. 如權(quán)利要求9所述的流量控制器，其中，所述凸輪的半徑在第 一區(qū)域上以第一比率增大，而在第二區(qū)域上以第二比率增大。
13. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述致動(dòng) 器是刻度盤。
14. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其包括指示致動(dòng) 器位置和流速中的一個(gè)或多個(gè)的刻度。
15. 如權(quán)利要求14所述的流量控制器，其中，所述刻度對于特定流 體是特定的。
16. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其進(jìn)一步包括具 有多個(gè)掣子位置的掣子機(jī)構(gòu)，使得所述夾具能夠設(shè)置為多個(gè)設(shè)定中的一 個(gè)并且保持在該設(shè)定。
17. 如權(quán)利要求16所述的流量控制器，其中，所述掣子機(jī)構(gòu)包括與 多個(gè)凹槽和突起接合的掣子。
18. 如權(quán)利要求16或17所述的流量控制器，其中，所述多個(gè)設(shè)定 包括多個(gè)中間設(shè)定，使得流速能夠被設(shè)置到最小流速與最大流速之間的 多個(gè)流速中的一個(gè)。
19. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其進(jìn)一步包括提 供所述擠壓表面的控制器底盤。
20. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述夾具 表面與所述擠壓表面是相對的、基本平坦的表面。
21. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其用于控制至人 類或者動(dòng)物患者的流體輸送。
22. 如權(quán)利要求21所述的流量控制器，其包括指示致動(dòng)器位置和流 速中的一個(gè)或多個(gè)的刻度，其中，所述刻度對于特定治療方案是特定的。
23. 如權(quán)利要求21或22所述的流量控制器，其配置為接收靜脈流 動(dòng)導(dǎo)管并且控制靜脈流體經(jīng)過導(dǎo)管的流量。
24. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述流量 控制器設(shè)置為使得流體容納在流體流動(dòng)導(dǎo)管中并且不會接觸所述流量 控制器。
25. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其基本由從聚碳 酸酯、聚砜和乙縮醛中選擇的材料制成。
26. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其包括凸輪，所 述凸輪由所述致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并且配置為調(diào)節(jié)所述夾具，所述致動(dòng)器與所述 凸輪由不同的材料制成。
27. 如權(quán)利要求26所述的流量控制器，其中，所述致動(dòng)器由聚碳酸 酯制成而所述凸輪由乙縮醛制成。
28. —種流量控制器，其配置為接收可變形的流體流動(dòng)導(dǎo)管并且具有a. 夾具，其適于擠壓導(dǎo)管，從而控制經(jīng)過導(dǎo)管的流體流動(dòng)；b. 致動(dòng)器，其允許調(diào)節(jié)流速；C.凸輪，其由所述致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并且配置為調(diào)節(jié)所述夾具，從而調(diào)節(jié) 對導(dǎo)管的擠壓以及經(jīng)過導(dǎo)管的流速；以及d.掣子機(jī)構(gòu)，其具有多個(gè)掣子位置，使得所述夾具能夠設(shè)置為多 個(gè)設(shè)定中的 一個(gè)并且保持在該設(shè)定。
29. 如權(quán)利要求28所述的流量控制器，其中，所述掣子機(jī)構(gòu)包括與 多個(gè)凹槽和突起接合的掣子。
30. 如權(quán)利要求28或29所述的流量控制器，其中a. 所述夾具具有與擠壓表面相對的夾具表面；b. 所述夾具適于在所述夾具表面與所述擠壓表面之間擠壓導(dǎo)管， 從而控制經(jīng)過導(dǎo)管的流體流動(dòng)；并且c. 所述夾具表面具有與所述擠壓表面的形狀相配合的形狀，從而沿 導(dǎo)管長度的截面基本均勻地?cái)D壓導(dǎo)管。
31. 如權(quán)利要求30所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，使得流速基本由流 體與導(dǎo)管壁的相互作用控制。
32. 如權(quán)利要求30所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，使得經(jīng)過被擠壓導(dǎo) 管的流體流動(dòng)是層流。
33. 如權(quán)利要求30所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度大 于1厘米。
34. 如權(quán)利要求33所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度處 于1厘米至10厘米的范圍內(nèi)。
35. 如權(quán)利要求30所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度大 于2.5厘米。
36. 如權(quán)利要求35所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度處 于2.5厘米至6厘米的范圍內(nèi)。
37. 如權(quán)利要求30所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度為 大約5厘米。
38. 如權(quán)利要求28至37中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 凸輪偏心地成形，使得經(jīng)過導(dǎo)管的流速隨著所述致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)基本成線 性地變化。
39. 如權(quán)利要求28至38中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 凸輪半徑隨著轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)地增大。
40. 如權(quán)利要求28至39中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 凸輪半徑在第一區(qū)域上以第一比率增大，而在第二區(qū)域上以第二比率增 大。
41. 如權(quán)利要求28至40中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 致動(dòng)器是刻度盤。
42. 如權(quán)利要求28至41中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其包括指示 致動(dòng)器位置和流速中的一個(gè)或多個(gè)的刻度。
43. 如權(quán)利要求42所述的流量控制器，其中，所述刻度對于特定流 體是特定的。
44. 如權(quán)利要求28至43所述的流量控制器，其中，所述多個(gè)設(shè)定 包括多個(gè)中間設(shè)定，使得流速能夠被設(shè)置到最小流速與最大流速之間的 多個(gè)流速中的一個(gè)。
45.如權(quán)利要求30所述的流量控制器，其進(jìn)一步包括提供所述擠壓表面的控制器底盤。
46. 如權(quán)利要求30或45所述的流量控制器，其中，所述夾具表面 和所述擠壓表面是相對的、基本平坦的表面。
47. 如權(quán)利要求28至46中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其用于控制 至人類或者動(dòng)物患者的流體輸送。
48. 如權(quán)利要求47所述的流量控制器，其包括指示致動(dòng)器位置和流 速中的一個(gè)或多個(gè)的刻度，其中，所述刻度對于特定的治療方案是特定 的。
49. 如權(quán)利要求47或48所述的流量控制器，其配置為接收靜脈流 動(dòng)導(dǎo)管并且控制靜脈流體經(jīng)過導(dǎo)管的流動(dòng)。
50. 如權(quán)利要求28至49中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 流量控制器設(shè)置為使得流體容納在流體流動(dòng)導(dǎo)管中并且不會接觸所述 流量控制器。
51. 如權(quán)利要求28至50中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其基本由從 聚碳酸酯、聚砜和乙縮醛中選擇的材料制成。
52. 如權(quán)利要求28至51中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 致動(dòng)器和所述凸輪由不同的材料制成。
53. 如權(quán)利要求52所述的流量控制器，其中，所述致動(dòng)器由聚碳酸 酯制而所述凸輪由乙縮醛制成。
54. —種流量控制器，其配置為接收可變形的流體流動(dòng)導(dǎo)管并且具有i. 夾具，其適于擠壓導(dǎo)管；ii. 刻度盤，其允許調(diào)節(jié)流速；iii. 凸輪，其由所述刻度盤驅(qū)動(dòng)并且配置為調(diào)節(jié)所述夾具，從而調(diào) 節(jié)對導(dǎo)管的擠壓以及經(jīng)過導(dǎo)管的流速。
55. 如權(quán)利要求54所述的流量控制器，其中a. 所述夾具具有與擠壓表面相對的夾具表面；b. 所述夾具適于在所述夾具表面與所述擠壓表面之間擠壓導(dǎo)管， 從而控制經(jīng)過導(dǎo)管的流體流動(dòng)；并且c. 所述夾具表面具有與所述擠壓表面的形狀相配合的形狀，從而沿 導(dǎo)管長度的截面基本均勻地?cái)D壓導(dǎo)管。
56. 如權(quán)利要求55所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，使得流速基本由流 體與導(dǎo)管壁的相互作用控制。
57. 如權(quán)利要求55所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，使得經(jīng)過被擠壓導(dǎo) 管的流體流動(dòng)是層流。
58. 如權(quán)利要求55所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度大 于1厘米。
59. 如權(quán)利要求58所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度處 于1厘米至10厘米的范圍內(nèi)。
60. 如權(quán)利要求55所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度大 于2.5厘米。
61. 如權(quán)利要求60所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度處 于2.5厘米至6厘米的范圍內(nèi)。
62. 如權(quán)利要求55所述的流量控制器，其中，所述夾具表面與所述 擠壓表面相配合，從而沿導(dǎo)管長度的截面擠壓導(dǎo)管，所述截面的長度為大約5厘米。
63. 如權(quán)利要求54至62中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 凸輪偏心地形成，使得經(jīng)過導(dǎo)管的流速隨著所述刻度盤的轉(zhuǎn)動(dòng)基本成線 性地變化。
64. 如權(quán)利要求54至63中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 凸輪的半徑隨著轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)地增大。
65. 如權(quán)利要求54至64中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 凸輪在第一區(qū)域上以第一比率增大，而在第二區(qū)域上以第二比率增大。
66. 如權(quán)利要求54至65中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其包括指示 刻度盤位置和流速中的一個(gè)或多個(gè)的刻度。
67. 如權(quán)利要求66所述的流量控制器，其中，所述刻度對于特定流 體是特定的。
68. 如權(quán)利要求54至67中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其進(jìn)一步包 括掣子機(jī)構(gòu)，所述掣子機(jī)構(gòu)具有多個(gè)掣子位置，使得所述夾具能夠設(shè)置 為多個(gè)設(shè)定中的一個(gè)并且保持在該設(shè)定。
69. 如權(quán)利要求68所述的流量控制器，其中，所述掣子機(jī)構(gòu)包括與 多個(gè)凹槽和突起接合的掣子。
70. 如權(quán)利要求68或69所述的流量控制器，其中，所述多個(gè)設(shè)定 包括多個(gè)中間設(shè)定，使得流速能夠被設(shè)置到最小流速與最大流速之間的多個(gè)流速中的一個(gè)。
71. 如權(quán)利要求55所述的流量控制器，其進(jìn)一步包括提供所述擠壓 表面的控制器底盤。
72. 如權(quán)利要求55或71所述的流量控制器，其中，所述夾具表面 和所述擠壓表面是相對的、基本平坦的表面。
73. 如權(quán)利要求54至72中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其用于控制 至人類或者動(dòng)物患者的流體輸送。
74. 如權(quán)利要求73所述的流量控制器，其包括指示致動(dòng)器位置和流 速中的一個(gè)或多個(gè)的刻度，其中，所述刻度對于特定的治療方案是特定 的。
75. 如權(quán)利要求73或74所述的流量控制器，其配置為接收靜脈流 動(dòng)導(dǎo)管并且控制靜脈流體經(jīng)過導(dǎo)管的流動(dòng)。
76. 如權(quán)利要求54至75中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 流量控制器設(shè)置為使得流體容納在流體流動(dòng)導(dǎo)管中并且不會接觸所述 流量控制器。
77. 如權(quán)利要求54至76中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其基本由從 聚碳酸酯、聚砜和乙縮醛中選擇的材料制成。
78. 如權(quán)利要求54至76中任一項(xiàng)所述的流量控制器，其中，所述 刻度盤和所述凸輪由不同的材料制成。
79. 如權(quán)利要求78所述的流量控制器，其中，所述刻度盤由聚碳酸 酯制成而所述凸輪由乙縮醛制成。
80. —種流量控制器套件，其包括如權(quán)利要求1、 28和54中任一項(xiàng) 所述的流量控制器以及一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽，所述標(biāo)簽中的每一個(gè)都標(biāo)有刻 度并且配置為用于所述流量控制器，每個(gè)刻度對于特定的流體和/或治 療方案是特定的。
81. —種流量控制器4^中，其包括如權(quán)利要求1、 28和54中任一項(xiàng) 所述的流量控制器和換算表，所述換算表用于將從所述流量控制器上的 刻度讀取的數(shù)字換算為流速。
82. —種流量控制器套件，其包括兩個(gè)或更多個(gè)凸輪，每個(gè)所述凸輪都具有不同的橫截面形狀，當(dāng)安裝在流量控制器中時(shí)，每個(gè)所述凸輪 都配置為控制特定流體的流動(dòng)和/或特定治療方案的給藥。
全文摘要
一種流量控制器，其通過擠壓導(dǎo)管來控制經(jīng)過可變形的導(dǎo)管的流量。導(dǎo)管可以沿其長度的截面被擠壓。所述控制器可以包括凸輪，所述凸輪由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，所述凸輪驅(qū)動(dòng)夾具從而擠壓導(dǎo)管。所述致動(dòng)器可以是刻度盤。所述凸輪可以成形為使得流速隨著所述刻度盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而線性地變化。所述控制器可以包括掣子，從而允許控制器設(shè)置于多個(gè)不同位置，進(jìn)而允許容易地調(diào)節(jié)流速并且防止流速的偏差或者意外調(diào)節(jié)。
文檔編號A61M5/168GK101687076SQ200780051488
公開日2010年3月31日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者雷蒙德·約翰·艾弗里, 默里·愛德華·芬頓 申請人:世界科技有限公司