專利名稱：具有無菌密封的容量泵的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及輕質(zhì)廉價的容量泵，該容量泵適合于各種用途，包括醫(yī)療裝置，如通過靜脈(IV)治療的裝置等，本發(fā)明的容量泵包括泵的罩，以使泵不受污染。
向患者的靜脈注射液體在下列醫(yī)療過程中是熟知的，包括向患者注射維持生命的營養(yǎng)，此時，患者的消化道由于疾病或受傷通常不能工作；注射抗生素，以治療各種嚴(yán)重的感染；向患有急性或慢性疼痛的患者注射鎮(zhèn)痛劑藥物；注射化療藥物，以對患有癌癥的患者進(jìn)行治療。
向靜脈注射藥物通常需要采用IV泵，該IV泵連接或設(shè)置在所謂的IV服藥裝置中，例如，該IV服藥裝置包括液體瓶，被用于注射，通常倒置；無菌塑料管裝置；和泵，用于把液體從瓶內(nèi)途經(jīng)IV裝置泵送至患者。還可以包括其它機(jī)構(gòu)，以手動停止至IV進(jìn)給管的液體流，還可以包括一些監(jiān)控裝置。
目前的IV泵通常具有兩種基本類型電泵和可處理的非電泵。盡管電泵已經(jīng)明顯地小型化，并且的確包括一些可處理的元件，但無論如何通常還是成本高，在使用過程中需要經(jīng)常維護(hù)，例如，如果想自我治療，外行人可能難于操作。
兩種泵共同的問題是，容易受到外界的污染和干擾，在醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，如應(yīng)用于IV泵時，這個問題特別尖銳。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供了一種新的和改進(jìn)的容量泵，該容量泵特別適用于IV服藥裝置和其它的醫(yī)療裝置等。
本發(fā)明的另外一個目的是提供一種泵，其容易維護(hù)，不受污染。
本發(fā)明的上述目的和其它目的在泵的特定的說明性實施例中得到了實現(xiàn)，該泵包括一殼體，該殼體內(nèi)限定了一細(xì)長的內(nèi)腔，殼體的一端設(shè)有開口，該開口鄰近于一個端部，并且與該端部相通，殼體的另外一端封閉。還包括一彈性材料膜，該彈性材料膜設(shè)置在殼體的開口上，該彈性材料膜上包括一孔，該孔在內(nèi)腔的一端與內(nèi)腔對齊。在孔內(nèi)可滑動地設(shè)有一細(xì)長桿，該桿的一端在內(nèi)腔中延伸，另外一端在殼體外延伸。殼體上設(shè)有入口，來自流體源的流體可通過入口流入內(nèi)腔，殼體上還設(shè)有出口，流體可從內(nèi)腔流入流體池。彈性材料膜在膜的孔處圍繞和緊握著桿，以產(chǎn)生括約肌式的密封，其可防止流體從孔中流出，但允許桿在孔內(nèi)縱向滑動。
當(dāng)桿向殼體外側(cè)的方向移動時，內(nèi)腔內(nèi)產(chǎn)生了一負(fù)壓，以通過入口吸取流體，當(dāng)桿進(jìn)一步向殼體內(nèi)側(cè)移動時，內(nèi)腔內(nèi)產(chǎn)生了一正壓，以迫使流體從內(nèi)腔通過出口。在入口和出口處或在鄰近于入口和出口處可設(shè)置閥，以使流體只能通過入口流入內(nèi)腔和通過出口流出內(nèi)腔。
可提供各種驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制方法，使桿在內(nèi)腔中往復(fù)移動，從而產(chǎn)生泵送作用，驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括棘齒驅(qū)動、電磁線性步進(jìn)電機(jī)、把轉(zhuǎn)動變線性移動的曲柄驅(qū)動、和螺紋驅(qū)動機(jī)構(gòu)，各種驅(qū)動機(jī)構(gòu)都需要驅(qū)動桿、驅(qū)動電源電纜、或其它驅(qū)動產(chǎn)生元件，該驅(qū)動桿延伸至鄰近于桿的在殼體外側(cè)的一端或延伸至桿的在殼體外側(cè)的端部。罩圍繞著殼體、桿和驅(qū)動產(chǎn)生元件的一部分，以使被罩住的元件密封，使之免受污染或干擾。
對附圖的簡要說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，以使本發(fā)明的上述和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)一目了然，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理制造的具有無菌密封的容量泵的一個實施例的側(cè)視橫截面示意圖；圖2、3、4、5和6示出了驅(qū)動機(jī)構(gòu)的五個說明性實施例，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)可用于驅(qū)動本發(fā)明的容量泵的泵桿。
對附圖的詳細(xì)說明現(xiàn)在看圖1，其示出了容量泵的一個實施例的側(cè)視橫截面示意圖，該容量泵包括殼結(jié)構(gòu)4，還具有細(xì)長內(nèi)腔8。如圖所示，殼體4可設(shè)有外殼12，其由金屬或硬質(zhì)塑料制成；和內(nèi)部填料16，其設(shè)置在外殼12上，內(nèi)腔8設(shè)置在填料16的中心。該填料也可由類似的金屬或硬質(zhì)塑料制成。
彈性材料膜20設(shè)置在殼體4的一個端部，例如，彈性材料膜20由膠乳橡膠、硅橡膠或丁腈橡膠制成。彈性材料膜20除了孔24之外封閉了殼體4的該端部，以防止殼體的外側(cè)和內(nèi)腔8之間的連通，該孔24與內(nèi)腔8對齊。
入口管路28設(shè)置在殼體4的總體上鄰近于彈性材料膜20處，以與內(nèi)腔8連通，而出口管路32類似地設(shè)置在殼體上，以在該殼體的另外一端與內(nèi)腔連通。管路36和40分別使管路28、32與流體源44和流體池48連通。在管路36和40上分別設(shè)有閥110和114，以在控制裝置118的控制下，允許流體從流體源44流入內(nèi)腔8，和允許流體從內(nèi)腔8流入流體池48。
控制裝置118還控制電機(jī)122的操作，該電機(jī)的驅(qū)動軸126與驅(qū)動輪130相連。隨著電機(jī)22使驅(qū)動軸126的轉(zhuǎn)動操作，輪130轉(zhuǎn)動。驅(qū)動點(diǎn)134安裝在鄰近驅(qū)動輪130的周邊處，可樞轉(zhuǎn)地安裝在驅(qū)動桿138的一端，而該驅(qū)動桿138的另外一端可樞轉(zhuǎn)地與泵桿60的自由端相連。隨著驅(qū)動輪130被轉(zhuǎn)動，驅(qū)動桿138往復(fù)運(yùn)動，這又使桿60在內(nèi)腔8內(nèi)往復(fù)運(yùn)動。
在推薦的實施例中，在殼體4、泵桿60、驅(qū)動桿138、驅(qū)動輪130和驅(qū)動軸126的一部分的周圍設(shè)有第二殼體140，以使各元件密封，防止外部的污染或干擾。特別是，除了在驅(qū)動軸126周圍之外，殼體140包括硬質(zhì)材料，如鋼或塑料，而在驅(qū)動軸126周圍，殼體140包括彈性材料膜142，該彈性材料膜142與彈性材料膜20類似，上面設(shè)有孔144，以在驅(qū)動軸126上形成括約肌式的密封，這類似于在泵桿60的周圍形成膜20的密封。然而，在驅(qū)動軸126的情況下，膜142在孔144處在轉(zhuǎn)動過程中使驅(qū)動軸126密封，而不是在往復(fù)運(yùn)動中使驅(qū)動軸126密封。
在操作過程中，控制裝置118使電機(jī)122操作和轉(zhuǎn)動，而驅(qū)動軸126的角度位置反饋至控制裝置。根據(jù)驅(qū)動軸126的角度位置，即驅(qū)動輪130的角度位置，控制裝置使閥110和114交替地打開和關(guān)閉，以在桿60的回縮運(yùn)動(向圖1的左側(cè))中允許流體從流體源44流入內(nèi)腔8，而在桿60的泵送運(yùn)動(向圖1的右側(cè))中允許流體從內(nèi)腔8流入流體池48。事實上，可對閥110和114的打開和關(guān)閉進(jìn)行更直接地控制，以更有效地把流體從流體源44泵送至流體池48，方法是防止當(dāng)兩個閥同時打開時產(chǎn)生自由流動(例如，如果流體源是IV袋，并且該IV袋被擠壓時，就可能產(chǎn)生這種情況)。如圖所示，控制裝置118可以是任何傳統(tǒng)的微處理機(jī)，其用于控制電器設(shè)備的操作。
圖2、3、4、5和6示出了驅(qū)動機(jī)構(gòu)的五個說明性實施例，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)可用于驅(qū)動本發(fā)明的泵桿或閥桿。
圖2是驅(qū)動機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括一細(xì)長的驅(qū)動桿350，該驅(qū)動桿350與泵桿或閥桿60相連，在驅(qū)動桿350的底面上設(shè)有凹口352。在驅(qū)動桿350的下方，設(shè)有包括肩部356的滑臺354。肩部356把滑臺分成低部354a和高部354b。在滑臺的下側(cè)設(shè)有輥358或其它合適的調(diào)節(jié)元件，以允許調(diào)節(jié)滑臺的縱向位置，從而改變泵桿60的沖程長度，這在下文進(jìn)行說明。次級驅(qū)動器360設(shè)置在輥362上，輥362座落在滑臺的低部354a。翼部364在最靠近肩部356處從次級驅(qū)動器的前端向上延伸。盤366由電機(jī)或其它驅(qū)動元件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，該盤366通過桿368與次級驅(qū)動器的和翼部364相對的一端相連，桿368的一端可樞轉(zhuǎn)地與盤相連，另外一端與次級驅(qū)動器相連。盤366的轉(zhuǎn)動使次級驅(qū)動器360以傳統(tǒng)的方式向后和向前運(yùn)動。
在操作過程中，當(dāng)次級驅(qū)動器360向前運(yùn)動時，它不與驅(qū)動桿350相接觸，直至輥362達(dá)到和運(yùn)動至肩部356上，次級驅(qū)動器360被迫使向前運(yùn)動，使翼部364進(jìn)入凹口352，導(dǎo)致驅(qū)動桿350和次級驅(qū)動器360一起向前運(yùn)動。當(dāng)次級驅(qū)動器360向后運(yùn)動時，它在翼部/凹口的連接作用下迫使驅(qū)動桿350向后運(yùn)動，直至輥362從肩部356移動下來，導(dǎo)致翼部364脫離凹口352，從而使連接解除，并且使驅(qū)動桿350停止運(yùn)動。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員很明顯的是，當(dāng)翼部被肩部356升起時，凹口352必須位于可容納翼部364的初始位置。
通過向前或向后移動滑臺354，可很容易地調(diào)節(jié)驅(qū)動桿350的沖程。如果滑臺向后移動(適當(dāng)調(diào)節(jié)驅(qū)動桿350以與凹口對準(zhǔn))，在次級驅(qū)動器360的向前移動過程中，翼部364可更早地進(jìn)入凹口，使驅(qū)動桿向前移動得更遠(yuǎn)，并且能相應(yīng)地向后移動得更遠(yuǎn)。如果滑臺向前移動，在次級驅(qū)動器360的向前移動過程中，翼部364可更晚地進(jìn)入凹口，使驅(qū)動桿向前移動的距離更短，并且能相應(yīng)地向后移動的距離更短。
改變驅(qū)動桿350的沖程就可以調(diào)節(jié)泵的流速，同時，可使得驅(qū)動器以恒定的速率運(yùn)轉(zhuǎn)。也可以采用其它的控制或驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以達(dá)到同樣的目的(即調(diào)節(jié)流速)，例如，這些機(jī)構(gòu)包括變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)和可變延遲恒速驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
圖3示出了另外一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其包括一泵桿或閥桿60，該閥桿60由驅(qū)動桿372驅(qū)動，該驅(qū)動桿372的一側(cè)具有齒374。齒輪376沿周向分布著齒378，可與齒374相互嚙合，從而把齒輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成驅(qū)動桿的縱向移動。如果改變齒輪的轉(zhuǎn)動方向，驅(qū)動桿的移動方向也隨之改變。
圖4示出了另外一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其包括一細(xì)長的驅(qū)動桿380，該驅(qū)動桿380與泵桿或閥桿60相連。驅(qū)動桿380具有一帶內(nèi)螺紋的孔382，該孔382與螺桿384相配合。該螺桿在電機(jī)386的作用下轉(zhuǎn)動。螺桿384的轉(zhuǎn)動根據(jù)轉(zhuǎn)動方向使驅(qū)動桿380前后移動。
圖5示出了泵桿60的另外一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)的透視圖，該泵桿60連接至剛性砧座390的一端，砧座390的橫截面呈橢圓形。由適當(dāng)強(qiáng)度的材料制成的柔性細(xì)絲392整齊地纏繞在砧座周圍，細(xì)絲的一個環(huán)纏繞在驅(qū)動軸394上，驅(qū)動軸394在電機(jī)396的作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。隨著驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動和由此產(chǎn)生的細(xì)絲392的移動，砧座和泵桿都縱向移動，隨著驅(qū)動軸394使細(xì)絲392卷繞和放松從而適應(yīng)該驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動，被操作的細(xì)絲又迫使砧座移動。
圖6示出了一插桿60，該插桿60由驅(qū)動桿430驅(qū)動，該驅(qū)動桿430在驅(qū)動桿的端部432可樞轉(zhuǎn)地連接在外端60a。曲柄434可樞轉(zhuǎn)地與驅(qū)動桿430的另外一端435相連。該曲柄可在任何適當(dāng)?shù)脑饔孟罗D(zhuǎn)動，使驅(qū)動桿430往復(fù)運(yùn)動，從而使插桿60沿縱向前后移動。特別是，在流體與各元件的界面處設(shè)有如上所述的括約肌式的密封。
對于上述各種驅(qū)動機(jī)構(gòu)，泵的主要元件由一殼體封閉，該殼體類似于如圖1所示的殼體140，包括的密封類似于如圖1所示的由彈性材料142在孔144處形成的密封，該密封設(shè)置在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動元件周圍。例如，無菌殼體密封可設(shè)置在如圖2所示的機(jī)構(gòu)的軸366a周圍，該軸驅(qū)動著盤366。在如圖3所示的機(jī)構(gòu)中，密封可設(shè)置在驅(qū)動軸379的周圍，該驅(qū)動軸379驅(qū)動輪376。對于如圖4所示的裝置，無菌密封可設(shè)置在螺桿384的沒有螺紋的部分384a處。在如圖5所示的裝置中，無菌密封可設(shè)置在驅(qū)動軸394的周圍。在圖6中，無菌密封可設(shè)置在曲柄434的桿434a的周圍。
這里所述的本發(fā)明的各實施例僅僅是說明本發(fā)明可用于特定裝置上的例子。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員很明顯的是，本發(fā)明可進(jìn)行種種修改和變化，例如，所采用的材料、元件的尺寸和形狀都是可以改變的，也可以采用等同結(jié)構(gòu)，但這些改變?nèi)匀辉诒景l(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種容量泵，包括一泵機(jī)構(gòu)，其可由一可移動的桿進(jìn)行操作，以把流體從流體源泵送至流體池，一可移動的桿，其第一端與泵機(jī)構(gòu)相連(以操縱泵機(jī)構(gòu))，驅(qū)動元件，其與桿的第二端相連，使桿移動，從而操縱泵機(jī)構(gòu)，和罩元件，其圍繞著泵機(jī)構(gòu)，包括括約肌式的密封，以使可移動的桿密封，該可移動的桿穿過該密封延伸，從而使泵機(jī)構(gòu)密封，使之免受外界污染。
2.如權(quán)利要求1所述的容量泵，其中，所述括約肌式的密封包括一彈性材料膜，該彈性材料膜被設(shè)置成罩元件的一部分，包括一孔，可移動的桿穿過該孔延伸。
3.如權(quán)利要求2所述的容量泵，其中，孔的橫截面尺寸小于可移動的桿的橫截面尺寸。
4.如權(quán)利要求1所述的容量泵，其中，罩元件通常是剛性的。
5.一種把流體從流體源泵送至流體池的泵，包括第一殼體，該殼體內(nèi)限定了一細(xì)長的內(nèi)腔，殼體的一端設(shè)有開口，該開口鄰近于內(nèi)腔的一個端部，并且與該端部相通，一彈性材料膜，其設(shè)置在殼體的開口上，所述膜包括一孔，該孔在內(nèi)腔的所述一端與內(nèi)腔對齊，一細(xì)長桿，該桿可滑動地設(shè)置在孔內(nèi)，該桿的一端在內(nèi)腔中延伸，另外一端在殼體外延伸，所述孔具有本質(zhì)上與桿相同的橫截面形狀，其橫截面尺寸與桿的橫截面尺寸相同或小一些，入口元件，當(dāng)內(nèi)腔內(nèi)產(chǎn)生了負(fù)壓時，把流體從流體源輸送至內(nèi)腔，出口元件，當(dāng)內(nèi)腔內(nèi)產(chǎn)生了正壓時，把流體從內(nèi)腔輸送至流體池，驅(qū)動元件，使桿在內(nèi)腔中沿縱向往復(fù)移動，在孔內(nèi)前后滑動，以交替地在內(nèi)腔中產(chǎn)生負(fù)壓和正壓，和第二殼體，其罩住第一殼體和細(xì)長桿，圍繞著入口元件和出口元件，還包括一密封，該密封設(shè)置在驅(qū)動元件的周圍，以防止空氣從第二殼體的外部進(jìn)入其內(nèi)部。
6.如權(quán)利要求5所述的泵，其中，所述第二密封包括第二彈性材料膜，該第二彈性材料膜具有一孔，驅(qū)動元件設(shè)置在該孔內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的泵，其中，所述第二彈性材料膜選自一材料組，該材料組包括膠乳橡膠、硅橡膠或丁腈橡膠。
8.如權(quán)利要求6所述的泵，其中，第二彈性材料膜的孔的橫截面尺寸小于驅(qū)動元件的橫截面尺寸，第二彈性材料膜設(shè)置在驅(qū)動元件周圍。
9.如權(quán)利要求1所述的泵，其中，驅(qū)動元件包括一細(xì)長的驅(qū)動元件，該細(xì)長的驅(qū)動元件與桿的在殼體外側(cè)的一端相連；和可轉(zhuǎn)動的輪，當(dāng)被轉(zhuǎn)動時，該輪沿長度方向與驅(qū)動元件相嚙合，使驅(qū)動元件和桿縱向移動，其中，密封設(shè)置在細(xì)長的驅(qū)動元件的周圍。
10.如權(quán)利要求1所述的泵，其中，驅(qū)動元件包括一細(xì)長的驅(qū)動桿，該驅(qū)動桿的一端與桿的在殼體外側(cè)的一端相連，所述驅(qū)動桿包括一螺紋孔，該螺紋孔設(shè)置在桿的另外一端，和可轉(zhuǎn)動的桿，其插入螺紋孔內(nèi)，具有螺紋，該螺紋與螺紋孔內(nèi)的螺紋相配合，這樣，桿的轉(zhuǎn)動可導(dǎo)致驅(qū)動桿的縱向移動，和其中，密封設(shè)置在可轉(zhuǎn)動的桿的周圍。
11.如權(quán)利要求1所述的泵，其中，驅(qū)動元件包括一砧座，該砧座與桿的在殼體外側(cè)的一端相連，一細(xì)絲，其整齊地設(shè)置在砧座周圍，在本質(zhì)上與桿平行，和一可轉(zhuǎn)動的桿，其在本質(zhì)上垂直于砧座，插入一細(xì)絲環(huán)內(nèi)，這樣，桿的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致砧座和桿的縱向的往復(fù)移動，和其中，密封設(shè)置在可轉(zhuǎn)動的桿的周圍。
12.如權(quán)利要求1所述的泵，其中，驅(qū)動元件包括細(xì)長的驅(qū)動元件，其第一端可樞轉(zhuǎn)地與桿的在殼體外側(cè)的一端相連，本質(zhì)上呈L形的可轉(zhuǎn)動的曲柄，其一端可樞轉(zhuǎn)地與驅(qū)動元件的第二端相連，另外一端與使曲柄轉(zhuǎn)動的元件相連，這樣，當(dāng)曲柄被轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動元件和桿被導(dǎo)致沿縱向方向往復(fù)移動，和其中，密封設(shè)置在可轉(zhuǎn)動的曲柄的周圍。
全文摘要
一種容量泵,對患者進(jìn)行液體靜脈服藥,該容量泵包括第一殼體,該第一殼體的內(nèi)部具有一細(xì)長的內(nèi)腔,該內(nèi)腔具有一開口端和一封閉端。具有中心孔的彈性材料膜覆蓋著開口端,泵桿可滑動地設(shè)置在孔內(nèi),以在泵桿和孔之間形成括約肌式的密封。來自流體源(Ⅳ袋)的入口管路穿過殼體,在鄰近開口端與內(nèi)腔連通,與流體池(患者)連通的出口管路穿過殼體,在鄰近于內(nèi)腔的封閉端離開殼體。驅(qū)動桿與泵桿相連,以使泵桿在內(nèi)腔的內(nèi)外前后往復(fù)地移動,以分別產(chǎn)生一正壓和一負(fù)壓,正壓使流體從出口管路流入流體池,負(fù)壓迫使流體從流體源進(jìn)入入口管路。第二殼體罩住第一殼體和泵桿,還包括一密封,該密封設(shè)置在驅(qū)動桿的周圍,以使第二殼體的內(nèi)部與外部密封。
文檔編號F04B3/00GK1267361SQ98805387
公開日2000年9月20日 申請日期1998年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月23日
發(fā)明者斯蒂芬·C·雅各布森, 克拉克·C·戴維斯 申請人:薩考斯公司