專利名稱：無針閥門的制作方法
技術領域：
本發明在此涉及閥門和接頭，諸如用在各種藥劑液流場合，比如靜脈內(IV)投用藥物的那些閥門和接頭。更為具體地說，它涉及用于這些場合的無針閥門。
很多情況下，特別是在醫學領域，大量液劑必須在受限的和通常是無菌條件下從一液劑源被移送到一液劑導管系統。一項主要的范例是以靜脈內方式向一病人投用藥物或其他一些液劑。當靜脈內投用要在很長的時期內每隔一定周期予以進行時，常用的作法是，通常通過病人的前臂把一導液管插進病人的靜脈。而把導流管保留就位，一部分伸出病人的前臂并終結在一閥門(容放器)，以便隨需要而定期地連接于液劑源。閥門的存在可避免每當要投用藥物時需要采取對病人的直接注射，后者會使病人疼痛，也會增加每當皮膚被刺穿時的感染風險。
多年來，閥門的容放器設計得帶有一諸如一橡膠或其他人造橡膠柱塞的可密封的膜片，鋪展在裝置的入口端橫向上，封住IV液體導管。到了投用藥物或其他液體的時候，醫生或護士會采用一種帶有一無菌的皮下注射針頭的常用皮下注射器，此針頭穿透橡膠柱塞并可使注射器中的液體無菌地直接注射到液體導管或插管里去。一當撤出皮下注射針頭，彈性橡膠柱塞會彈回并密封自身，維持系統內部的無菌條件。
不過，這種作法具有許多缺點。用皮下注射針頭重復刺穿柱塞最終會充分地損壞栓塞，以致它不能維持適當的無菌密封。其次，由于閥門/容放器裝置通常是十分微小的，所以柱塞更小，往往直接小于1/4英寸(6厘米)。因此，投用藥物的人在操縱注射器時必須小心從事，以致皮下注射針頭刺穿柱塞而不碰著接受者、病人臂部，或者甚至此人自己的手或臂。當然，為了作出適當程度的關注，需要有一段時間，從而減少了一位醫生或護士在一給定時段所能服務的病人人數。此外，皮下注射針頭在投用液劑期間或以前在栓塞中斷開的事并非很不尋常，因而通常會駐留在橡膠柱塞之中并要求投用者時間取出斷掉的針頭。其次，這種破斷通常還導致損失注射器之中的全部或部分藥物或其他液劑，而且當然，未能被確當地投用給病人。
這些問題在醫務人員被要求很快行動的狀況下是特別普遍的，諸如在急救室和緊急投藥設置之中。
意外地刺穿大夫或護士的皮膚會引起嚴重的問題。如果此事發生在投用藥物給病人之前，藥物或至少其一部分被注射到護士或大夫體內，這不僅有虧于用藥的病人，而且事實上可能對醫生或護士十分有害。如果意外發生在投用液體給病人之后，皮下注射針頭容易為病人血液或其他體液所污染，從而能夠把病人的疾病傳給醫生或護士。這在任何時候雖是一件嚴重的問題，但隨著多種強傳染性或惡性疾病在大眾中越來越流行，就成為一件實在是至關重要的問題。另外的具有病人極高死亡率的傳染疾病的存在，諸如愛滋病，賦于研制那些將不再需要使用皮下注射針頭的裝置以優先地位。
近些年來，研制并廣為上市了“無針頭”接頭和接收器。在使用這類裝置的系統中，液體分發器(通常是一注射器)配裝一鈍頭的噴嘴而不是一皮下注射針頭。此鈍頭的噴嘴設計為裝放到一相應的裝接于IV管路或其他液體導管的容放器里面。在容放器之內通常有一空心管狀插管，是一固定件，構成液體導管的伸長端部以伸進病人的靜脈。容放器的無菌特性是很重要的，以便液劑從注射器向插管和IV液體導管的傳送可在無菌條件下進行。
雖然“無針頭”觀念已為人熟知并十分簡單，但此觀念的付諸實施一直十分困難。無針頭接頭大半設計為帶有一空心彈性柱塞，套裝在插管并在其外端上具有一自我密封的槽縫或類似的可封閉的開口。柱塞的內端固定在插管的下游端(亦即通入IV系統和病人臂部的端部)。由于插管制成為一剛性細長管筒，隨著液體分發裝置的噴嘴被推動進入容放器，它接觸橡膠栓塞的該外端并相對于插管的遠端通使該端向內。插管的遠端在栓塞的端部處接觸槽縫并邊使槽縫張開，以致柱管隨著它沿著插管的外表面被向內推動而成為一個套筒。最終，此時外露的插管遠端隨著分發裝置的插管進而移動到容放器之中而接觸分發裝置的內部液體傳送管筒。在做出這種連接時，液體可以從注射器被直接傳送到插管里面，通過后者它流到病人身體中的IV系統上。這樣開啟裝置一般稱作為“啟用”“閥門”。
一旦液體被完全傳送，分發裝置的噴嘴通過容放器被向外撤出，導致彈性柱塞彈回和沿著導液管向遠處伸展，直至它越過插管端部并返回到它的“撤用”位置，在槽縫再次密封的情況下關閉插管的端部。這類裝置的范例說明在美國專利第5065783號(Ogle)和第5549577號(Siegel等人)以及已發表的PCT申請第WO 93/11828號(Lopez)之中。
雖然這些裝置大半工作良好，但發現它們具有一些嚴重的缺陷。最為重要的一項是，一當撤用和撤出注射器或其他液體分發裝置的噴嘴，受壓縮的柱塞會彈回到它的初始位置，從而增大其內部容積而返回到其撤用后的容積，從而在插管和所裝接的導液管中生成部分真空。這就產生了一種抽吸作用，往往導致病人的血液被吸進導液管，留在那里并且可能結塊，從而阻止流過導液管。到了投用下一液體劑量的時候，被塞堵的導液管可阻止液體的投用。彌補這一問題需要情況或更換導液管。當然，在緊急狀況下這是一項大難題，無論是在一急救室中或是在一名作IV的病人在遭受某種復發或發作或其他危急情況而藥物必須通過IV毫不耽擱地予以投用的時候。不過，即使在不是緊急情況時，撤出裝置以便清洗導液管也需要IV隨后被重新插進病人身體。在一般情況下，這至少需要一名護士花費時間并使病人不適。不過，在許多情況下，重新插入是一項需要一名大夫介入的問題，由于，比如說，此時難以找到一個新的合適的插入部位或者病人不很好地容忍針頭插入。因而，重新插入對醫務人員和隨后對病人來說成為一件代價頗大的事情。
無針頭聯接器中的其他各種形式的接頭已經作了說明。這些在聯接器之內可以具有的一些部件，目的用以保持液流導管暢通而克服裝接于一聯接上的管筒之一端或另一端的各彈性套筒壓擠和關閉液流路徑的趨勢。一種典型的范例說明在美國專利第4457749號(Bellotti等人)之中，其中一具有一十字形橫截面的“齒耙”用以在管筒的兩部分接合在一起時保持聯接器之內的一液體通路暢通。
本人目前發明了一種無針頭閥門，可免除先前各種無針頭裝置一當撤用時的一些抽吸問題并事實上可以予以構筑而形成一種有效的自我排空效應。此裝置保留了無針頭閥門系統對于啟用和向病人投用藥物的所有有利的方面，但免除了撤用期間發生的先前技術中各種裝置的所有不利的影響。本裝置實際上不可能堵塞，在一投用循環的末尾是自我排空的，以及有助于確保從注射器分發出來的基本上全部藥物都投用到病人體內。此裝置結構上極其簡單并易于制作和組裝，因為它只由三件組成。此裝置可以以多種不同形態制成，全都形成同樣的自我排空作用和被投用的液劑的暢通流動通路。
本發明的裝置設計得以致一芯桿在啟用期間迫使柱塞擴張，其方式對于先前技術中的各種裝置來說是不可能的，這會導致柱塞的內部容積基本上從其靜置(撤用)容積增大并為被投用的液體開通通過閥門的一條流動路徑。一當撤用，柱塞即彈回，而其內部容積返回到靜置容積，堵塞液流路徑并推移閥門之內的殘余液體，以致殘余液體從閥門中通過其出口被排出而進入下游的導管或單元，排空閥門并加強利用被投用的液體。此外，這一容積增大可防止在閥門中出現任何的部分真空，而事實上通常會生成暫態過度壓力，也有助于排空閥門的殘余液體。此結構因而可以總是保持或是一正的或是一中性的(亦即非負的)壓力，從一病人那里作任何血液抽吸而送入一裝接上的導液管，從而避免了因在吸入此管的血液中的結塊而堵塞導液管。
在一主要的實施例中，本發明涉及一無針頭閥門，包括一管狀殼體，具有一液體入口端和一液體出口端；一實心桿件，在殼體之中；以及一空心彈性柱塞，在殼體上內并可沿著桿件移動，此空心柱塞回應于一液體供應噴嘴之插入入口端而沿著并協同桿件在一個方向上移動以增大所述柱塞內部容積并在所述入口與出口兩端之間開通一條液動路徑，以及回應于液體供應噴嘴從出口端撤出而沿著并協同桿件在一相反方向上移動以減小柱塞內部容積，關閉入口端與出口端之間的液流路徑，并且促使流徑之中的殘余液體從閥門通過出口端被排放出去。
在另一主要實施例中，本發明涉及一種無針頭閥門，具有一遠端和一近端，并包括一底座，設置在近端并包括一接頭，后者用于以液體連通方式裝接于一液流管筒；一實心細長液體槽流桿件，從接合于底座的一近端伸向一遠端；以及一液流導管，制成在底座之中并通過接頭伸進桿件近端，以及設置得用于與管筒形成液體連通；一彈性柱塞，具有一壁部，形成一曲一面向內的表面固定的空心內部；柱塞套裝在桿件上，密封地裝接于底座并可沿著桿件在一第一啟用位置與一第二撤用位置之間移動；在第一啟用位置上，桿件保持處在一種內部具有一第一較大容積的狀態，柱塞從桿件的遠端撤出，并且造成一通過內部和沿著桿件的液流路徑；而在第二撤用位置上，柱塞處在一種內部具有一第二較小容積的狀態，桿件的遠端由柱塞遮蓋，并且液流路徑由柱塞的壁部堵塞；以及一管狀殼體，套裝在柱塞上并從裝置的遠端伸展到底座，在遠端處，殼體具有一細長的容放器，用于以液體連通方式可脫除地容放一液體源的一噴嘴，容放器設計得可導引噴嘴沿著容放器移動而接觸柱塞，柱塞回應于噴嘴的移動和接觸而在第一與第二兩位置之間移動；以致柱塞回應于噴嘴插進容放器從第一位置移動到第二位置可導致桿件與柱塞協同工作而擴張柱塞并增大內部容積和向液體源與管筒之間的液流開通所述閥門，以及柱塞回應于噴嘴從容放器撤出隨后從第二位置移動到第一位置可導致柱塞彈回和內部容積減小，對液流關閉閥門，推移閥門之內的殘余液體和導致殘余液體從閥門的近端流進管筒。
在本發明的另一實施例中，還包括一用于一無針頭閥門的桿件，包括一實心細長芯件，具有許多共軸線的從芯件上向外伸展的肋片。
各肋片可以制成為帶有一致的寬度，以致它們的長邊是平直的；帶有連續變化的寬度，以致它們的邊緣形成平直或彎曲的光滑錐狀；或者具有間斷變化的寬度，以致它們的邊緣在每一肋片全長上形成一或多個臺階。在一項實施例中，各肋片終在桿件的遠端處終結在一環繞桿件的空心環形件之中。
本發明的其他特點以及多種形式部件的說明將在以下敘述。
圖1是本發明裝置的一透視圖，其各個部件分開畫出；圖2是在圖1直線2-2上所取的一放大剖面視圖；圖3是在圖1直線3-3上所取的一放大剖面視圖；圖4是在圖1直線4-4上所取的一放大剖面視圖；圖5是在圖4直線5-5上所取的一剖面視圖；圖6是在圖3直線6-6上所取的一剖面視圖；圖7是一剖面視圖，圖2、3和4的各部件組裝畫出；圖8是一類似于圖7的視圖，閥門通過裝接一典型Luer-Lok接頭而被開啟；圖9是在圖7直線9-9上所取的一剖面視圖；圖10是在圖8直線10-10上所取的一剖面視圖；圖11是在圖8直線11-11上所取的一剖面視圖；圖12是撓性閥件另一實施例的一透視圖；圖13是一類似于圖7的一剖面視圖，表明在關閉位置上的另一閥件；圖14是在圖13直線14-14上所取的一剖面視圖；圖15是一類似于圖13的視圖，表明閥件通過插入一Luer接頭而被開啟；以及圖16是在圖15直線16-16上所取的一剖面視圖；圖17是一透視圖，表明本發明一中心桿的另一實施例。
參照各圖可最好地了解此裝置。在此為說明起見，將保持以下各方向約定。“上游”和“下游”各用語將相對于藥物或其他液劑通過本發明的閥門施用給一病人或其他受藥者期間液流的正常方向而言。這一點在圖8中由流動箭頭50(上游)和52(下游)指明。同樣，用語“遠端的”和“近端的”將相對于此病人或其他受藥者而言，以致裝置的上游端也有時稱作遠端，而下游端也有時稱作近端。
整個裝置2的一項實施例示于圖1，分作三個部件；一底座4、柱塞6和殼體8。每一部分的主要特征也可在圖1中看出。底座4包括一聯接頭10，通常通過一分立的接頭94把裝置連接于液流管筒或導管48，如圖8中所示；一徑向法蘭12，用作一裝接柱塞6用的臺座；以及一細長桿件14，一如下面將要說明的那樣，與柱塞6協同工作以形成本發明的獨特和良好的工作特性。
柱塞6具有一座墊16；一可壓縮的中段18，通常折疊成一類似于一波紋管的形態；以及，在遠端20處，具有一可關閉的槽縫或類似的開口22。殼體8具有一寬直徑擴展部24；一聯接圈26，其在組裝期間粘合于法蘭12以保持裝置作為單一組件；以及一容放部28，其遠端30可以如圖所示設計得帶有螺紋32以接合一液劑分發器的相應的螺紋，把二者聯接在一起。
圖2、3和4分別以剖面表明殼體8、柱塞6和底座4以有助于對它們的操作和功能的了解。首先考查圖4，底座4由前面提及的聯接頭10、法蘭12和桿件14構成。從圖4將會看出，聯接頭10具有一環形形狀，其內壁34制成螺紋或棱紋36而使其能夠被裝接于諸如以下將要說明的聯接頭94的、一相應的帶螺紋端部。在中心處設置在環形聯接器10之內的是一空心帶錐度的圓筒40，其有穿過它延伸的液流槽道38。圓筒40是法蘭12和桿件14的一延伸段，以致它將適合于整個底座組件被模制成由剛性材料，一般為塑料但也可能為金屬，制成的單獨一件。液流導管38通過法蘭12中心繼續作為導管42并作為一導管46終結在桿件14的近端44之內。在裝置2作用期間，從液劑分發器116沿著桿件14向下游流動的液體從而通過各開口146進入液體導管46，流過穿過法蘭12的細孔導管42，并繼續流過槽道38而進入聯接器94和最終進入管筒48，如圖8中所示。超出底座10近端之外的圓筒40的延伸段有助于插入聯接器94或(在不存在這樣一個聯接器的情況下)直接插入比如管筒48。管筒48可以代之以閥門有待裝接其上的其他一些裝置，諸如直接聯接于一貯放、測試或反應容器或者一計量儀器。
柱塞6的一優選實施例示于圖3之中。柱塞6由一種撓性材料，通常是一種橡膠或一種聚合彈性體制成。在圖示實施例中，柱塞具有一法蘭16，帶有一平底54以使之座靠底座10上法蘭12的對應遠端平面56，一如圖7和8中所示。最近段18可以在內部和外部上刻出各溝槽58，以便當柱塞在啟用期間被推壓和向后移動時允許此段形成波紋或其他折皺，一如圖8中最為清楚表明那樣。(柱塞6的另一實施例將在下面說明，它具有不同形狀的分段18)。在其他一些實施例中，法蘭12可予以取消，而其它裝置，諸如一夾緊或粘接劑涂敷表面(未畫出)可以提供，使柱塞6近端固緊在上面。
在示于各圖紙的優選實施例中，柱塞6還具有一中段60，可以被擴張，但通常不象段18那樣強烈地撓曲、折皺或壓縮。段18的擴張和壓縮以及段60的擴張都可促進裝置2的自我排空作用，一如下面所述。柱塞6的遠端部分62向外伸展到剛剛超過桿件14的尖端64并通常具有一比各段18和60稍厚的壁部以適應遠端20上槽縫22的開啟和隨后關閉，并可當此組件撤用時阻止端部20的翹曲。最好是，槽縫22將通過一“鴨嘴式”凸緣66終結在柱塞10的內側，此凸緣在撤用期間內壓出現時有助于促使槽縫22阻止泄漏。
殼體8是一簡單的塑料或金屬制剛硬外殼，旨在套裝柱塞6并裝接于法蘭12，從而鎖定襯墊16就位，一如圖7和8中最為清楚地表明的那樣。殼體8聯接圈26的內部設計得帶有一納入其中的大體上半圓形的槽道70，二者設計得可容納襯墊16的相應底盤72和唇圈74。當聯接圈26座靠于底座4的法蘭12，最好是由棱圈78配裝于其中的溝槽76使之對中，而且二者比如由一種常用的粘接劑或由熱、超聲或RF焊接予以密封在一起之后，柱塞6的法蘭16牢牢地頂住法蘭12，以致柱塞不能被移動，并且還形成一牢固的基礎，用于一當撤用時柱塞6的隨后返回或彈回。
殼體8分段24的內部設計成具有的直徑顯著地大于柱塞6分段18撤用后的靜置直徑，如圖7中所表明，以造成一環形空間80，在分段18被壓縮以形成示于圖8中的大體上波紋形狀時，分段18可以擴張在其中。
桿件14可以具有許多不同的形狀，其全部目的在于促使柱塞6在啟用期間向外擴張，從而造成彈性柱塞的擴張和其內部容積的增大，以致柱塞6一當撤用就將向內返回或彈回，減小其內部容積并借以從沿著桿件14的液流空間82排空液體。桿件14可以大體上描述為具有一實芯84，終結在一鈍頭或圓頭的尖端64頭并具有從其沿徑向向外延伸的許多肋片86(以及或許還有86′)。各肋片86可以具有多種形狀，會促使柱塞擴張并會防止啟用期間柱塞的脫垂。比方，在多種實施例中，一細長的肋片在其長度的大部分上可以是寬度一致的(最好是在其遠端處帶有一過渡曲線或斜坡以促進柱塞6端部20沿著桿件和肋片的移動)，或者它可以具有一連續變化的寬度，以致它具有一直線的或曲線的帶錐度外廓，或者它可以具有沿著其長度不連續變化的各寬度，以致它具有一階梯式外廓。最好是，寬度變化的各肋片，或是連續或是不連續變化，寬度從遠端到近端是增大的，以致不會形成柱塞壁部內里的一部分會在上面受阻的凹槽或臺肩而阻止或有損一當撤用時柱塞的返回或彈回。在示于圖17中的又一可供代換的方案中，各肋片86的近端可以終結在一空心環形件68中，后者用以在啟用期間維持柱塞6的最大擴張。通常這一環形件68是圓的，但多邊形狀也可使用，盡管少于6面的多邊形，以及或許少于8面的，可能應當予以避免，因為它們可能是角度不適當的并趨向于有損一當撤用時柱塞的彈回。
肋片可以是任何適宜數量的，而且它們可以彼此以任何所需方位圍繞桿件14的周邊設置。不過，一般將需要至少三個肋片86，最好是彼此相等間隔120°，以便確保彈性柱塞6被伸展而形成一適當容積的空間82。一般將具有呈一十字形狀的四個肋片86，如圖9和10所示；盡管，較大數量的肋片，諸如圖5中所示的8個，也可以使用。同樣可能的是，而且通常是優選的，在同一桿件14上具有不同數量和長度的肋片，如圖1和5中所示，其中附加的各肋片86′夾置在主要的十字交叉的各肋片86之間，但軸向長度截短并只是向遠處延伸到每一肋片86的最寬分段的長度那么遠。附加的各肋片有助于支承伸展的柱塞壁部并可防止壁部未受支承的各部分的脫垂且擴張增大和壁厚因伸展而減薄。假定裝置尺寸較小和希望各流動槽道最大，可以考慮8至10個肋片可能是實際可行的最大數量，而4、6或8個肋片優選，其他一些數量(3與10之間以及大于10二者都)是可能的。采用各圖例中所示的偶數肋片是優選的，因為模制相等間隔的各對稱肋片要比模制奇數肋片情況下所形成的非對稱結構來得容易。其次，寬度臺階的數量可以是圖示的2或3，或可以更多，盡管裝置的較小尺寸這一點又一次起到了實際限制或是可行的或是所需的肋片86寬度臺階的數量的作用。
柱塞6的另一實施例如圖12-16中6′所示。在此實施例中，柱塞6′設計得帶有一擴張的下游分段18′，基本上代換了上述結構之中的分段18和60。分段18′可以稍帶鼓泡狀，或者它可以大致上適應于桿件14的形狀(這些圖中畫出的是一標示為86″的另一形式的肋片)，而柱塞6′具有相適應的各空心肋片88。這另一柱塞6′的操作示于圖13和15之中。在示于圖13中的已撤用狀態中，柱塞基本上是示于圖12和14之中的形狀，一當由一液劑分發器的噴嘴90予以啟用，帶有各肋片88的鼓泡狀分段18′向外擴張(如圖15和16中所示)到空間80里面并在桿件14與柱塞6′的內壁表面之間留有一個擴大的開敞空間92。一當撤用，柱塞6′彈回或者被導致返回示于圖13中的形態。
對于本技術領域中的熟練人員來說，顯然是，當然存在柱塞6的不同于6′的其他各種形狀，將會在啟用期間提供等量的柱塞擴張和其內部容積的增大，并導引柱塞的隨后彈回和其內部容積的減小以生成體現在所要求保護的裝置之中的獨特的自我排空效應。期望的是，所有這些結構形狀都應當認為是處在所附各項權利要求所限定的本發明范圍之內的。
參照圖8、10和11可以更好地了解本發明的使用。在一種典型的應用中，裝置2裝接于一Luer-LokTM聯接器94上。聯接器94形成有一空心圓筒接頭96，后者伸進聯接器10內側的槽孔98之中并依靠與聯接器10內部上的各棱紋或螺紋36協同工作的螺紋100固緊在其中。在圖示的實施例中，圓筒40具有一帶錐度的外表面102，可導致與接頭96內部的一種楔緊作用，如在104處所指出那樣，以致隨著接頭94轉動并擰進槽孔98，圓筒40和接頭96緊緊地楔合在一起而密封起來防止流體的任何漏失。另外，圓筒40和接頭96可以是平直的而帶有平行的表面，而它們可以用一種粘接劑，諸如一種溶解粘接劑固緊在一起，一如圖15中97處所示。
最好是，帶錐度圓筒40和接頭96的設計是如此的，即圓筒40的端部106與接頭96內部上的對置表面108緊密相鄰或貼靠，以致它們之間的空隙10達到最小。
本發明的裝置之連接于管筒48或任何其他裝置可以隨需要設計為可解脫的或永久性的。在圖示的實施例中，接頭在其對置端部處具有一短接管112，通常的管筒48裝接于此管。管筒通常如114處所示稍有伸展，使得管筒48借助于管筒的彈性變形以及管筒48內表面與短接管112外表面之間的壓配合的組合卡緊在短接管112上。如果擔心管筒48可能從短接管112上脫離，一通常的外部卡扣(未畫出)可以圍繞管筒48的覆蓋短接管112的周邊安放并被上緊以確保管筒與短接管之間的良好連接。另外，多種粘接劑或溶劑可以用以把管筒與短接管固緊在一起。這些溶劑或粘接劑必須選定得致使它們不會侵入裝置的液流路徑或游移而在裝置中別的地方造成不希望有的粘接。
閥門2的啟用和撤用通過對比圖7和8將會最好地予以了解。在其撤用形態下的本裝置示于圖7之中，柱塞6處在其“靜置”或完全彈回的取向上。(為對比起見，將會理解，圖8的接頭94和管筒49應當也想象為出現在圖7之中)。啟用包括把無針閥門2接合于一液劑供應源，諸如一注射器或其他盛貯裝置，部分畫在圖8中116處。連接通常要通過一聯接器118，其結構上類似于閥門的聯接器10。聯接器118包括一圓筒外壁120，它在其內側上具有各棱紋或螺紋122。與聯接器118中心軸線對中的噴嘴90從聯接器118端部124向外延伸并做成帶有錐度以配裝到殼體8分段28的裝放部分126里面。噴嘴90的內部是一開敞的液流槽道128，與液劑儲器116的內部流體連通。儲器116在此圖示為一通常的注射裝置，帶有一裝放在一圓筒130之中的可動活塞132。活塞132由醫生或護士操縱如箭頭50所示而迫使液劑向前。液劑分發裝置116的這種使用和操作是常見的，不需再作說明。同樣，這種裝置可以采取許多不同的形式，所有的全都同等地適用于本發明。
隨著聯接器118由于螺紋32與112的相互作用而被推移向前(如箭頭134所示)，帶錐度的噴嘴90與殼體裝放分段126的內表面136相互作用而產生一種類似于上述在接頭94與10之間的那種楔緊作用，從而形成一種機械式緊密連接。同時，聯接器118的前端138接觸于柱塞6的遠端表面20并迫使柱塞6沿下游或近端方向上受壓，從而導致槽縫22接觸桿件14的尖端64并隨著它穿過和套住尖端64而被迫張開，一如圖11中最為清楚地所示。由于噴嘴90向前移動所造成的柱塞6其余部分的壓縮位移促使柱塞6的其他各部分沿著桿件14和各肋片86(以及86′，如果存在)的相應各分段移動，從而迫使柱塞6的壁部向外伸展和擴張，顯著地增大了柱塞6的內部容積并形成液體能夠沿著桿件14和各肋片86的表面流動通過的空間82。在柱塞6如此回縮的情況下，液劑可以從液劑儲器或供應裝置116自由地流經噴嘴90和此時張開的槽縫22，沿著并靠近桿件14和各肋片86的外表面(通過由相鄰各肋片86、桿件14和柱塞6的內表面形成的各細長的V形空間82)，并進而通過各開口146而進入導管46、42和38，進而通過短接管112之中的槽道140而進入管筒48的內部142，以及隨后到達病人或其他接受者。
由于液劑源116和閥門2通過螺紋32與112的相互作用和裝放器126與噴嘴90的楔緊作用被牢固地鎖定在一起，所以，這一啟用后的構形是穩定的，并可以按照醫生、護士或其他使用者繼續分發液劑的愿望長久維持下去。它當然還可以維持很長的時間而無需人照料或控制，此時儲器或液劑供應裝置116以機械方式與電氣方式操縱并通過閥門2向病人或接受者提供一連續或間斷的液流。
在現有裝置中，撓性柱塞只沿著管式插管的外側滑動。由于插管的直徑一致，柱塞在其基本上全部長度受到強烈壓縮，只在遠端處被伸展或擴張，于是就僅以開啟端部槽縫并允許空心插管的端部伸進液體分發裝置的噴嘴的最小量。當分發裝置的噴嘴隨后被撤出和柱塞被允許沿著插管的外表面在趨遠方向上彈回并封蓋插管的開敞端部時，在插管中生成了部分真空。這本身又通常導致液劑從病人或接受者那里被撤出并由吸力抽回而進入現有插管所連接的導液管。當接受者是一病人時，吸回而進入插管的液體通常會包括全部或部分靜脈血液。如此滯留在插管中的血液此后往往會凝固和絮凝，導致空心插管內部的堵塞和使得液體的隨后施用難以或不可能進行，直至閥門和插管或是更換或是洗凈為止。
圖8表明本發明的改進，其中完全避免這種部分真空的產生并顯示出裝置的自我排空性能。柱塞，由于啟用期間被伸展以增大內部容積，在撤用期間彈回并減小該容積，以致一當撤用柱塞壁部之縮進空間82(基本上消除了空間82)就排出基本上所有留在閥門之內的殘余液體，并迫使它通過各出口導管被排除出去。此外，柱塞壁部的彈回往往造成一暫態超壓，這也有助于排出殘余液體。由于柱塞最終彈回到其靜置形態，此超壓會降低到適中壓力。由于本裝置的中心構件是實心桿件14，而不是一敞口插管，彈回中的柱塞6的端部20越過桿件14的遠端64，而槽縫22在內部容積減小之前關閉，因此彈回中的柱塞的排空作用就完成了。因而，不同于現有的閥門，端部20的移動和槽縫22的關閉不形成任何負壓。
裝置的自我排空和壓力生成作用從圖8顯然可見。隨著從接受者撤出噴嘴90，已經處在壓縮之下并已經伸展和擴張在桿件14的各肋片86以上的、柱塞6的分段18開始彈回并朝向圖7中所示的形態返回。這就導致空間82完全地或基本上完全被關閉，而所有已在該空間中的液體因而被迫穿過各開口146進入導管46和進而到導管42、38、140和142，再進入接受者或病人，在閥門中留下沒有多少殘存液體，對比一下圖9與10，這將顯然可見。這與現有各種裝置的操作正好相反，在這些裝置中柱塞返回到撤用后的位置對于插管的內部容積不具有任何影響，因為插管是由一種剛硬塑料或類似材料制成的并因此不因來自柱塞的壓力而變形。因而，殘存在插管內部的液劑不能由于柱塞的返回到其撤用后位置而被排空。在本發明中，相反，柱塞彈回或返回到其撤用后位置可迫使閥門中的殘存液體向下游達到接受者或病人。
在大多數情況下，柱塞6(或6′)的返回和關閉動作將完全由制成柱塞的彈性材料的回彈特性予以充分實現，以致不需要柱塞的任何外部偏壓或推送作用。不過，如果需要，可以通過以下方式來補充柱塞6的正常回彈特性在裝置組裝期間，以一種惰性氣體144，諸如氮或氬，最好是在壓力下充灌空間80。因而，隨著裝置被啟用和柱塞6壁部圍繞桿件14與各肋片86被迫向外擴張，它遇到了空間80之內的壓縮氣體，并在減小空間80容積的同時，壓縮(或進一步壓縮)氣體144。于是，當裝置撤用之后，壓縮氣體144作用在柱塞6的外表面并隨著腔室80的容積開始增大(以及空間82減小)，膨脹氣體的壓力補充柱塞6材料的正常回彈特性，導致裝置比較迅速和徹底地排空自身。膨脹著的壓縮氣體144迫使柱塞材料比較完全地呈現示于圖9之中的形態，在柱塞6的內壁與桿件14和各肋片86的外表面之間具有較為緊密的配合。關于空間80和92，通過對比示于圖12之中的肋片6′實施例的圖14和圖16，將可以看到同樣的效果。也可能通過機械而非氣動作用來達到同樣的效果，如果打算安置就位一些小彈簧(未畫出)在空間82之內并接觸于柱塞壁部的外表面和殼體壁部的內表面，而這些彈簧在柱塞6擴張時會受到壓縮。一當撤用，被壓縮者則會彈回和擴張，向內推壓柱塞壁部并促進減小柱塞的內部容積。
因而將會看到，不同于現有裝置，其中通過閥門的液流槽道具有位于一插管中的固定的容積，本發明的裝置，其變容積流動路徑由中心桿件和各肋片與柱塞的擴張和收縮內部尺寸之相互作用而形成，采用了一種獨特的自我排空和壓力生成作用，可促使基本上全部液體被迫進入接受者或病人。這樣不僅保持閥門不被血液或其他接受者液體的回流所阻塞，而且還確保基本上旨在用于病人或接受者的全部液體劑量事實上得以施用，沒有任何值得注意的數量被保留在或丟失在閥門結構本身里面。
為簡短起見，在此關于向一名病人投用IV液體或類似藥物說明了本裝置及其操作。不過，顯然，這種閥門還在有關的各醫學領域內具有許多的其他用途，諸如通過一病人的腸胃系統投用藥物或營養物。在醫學領域之外它還有許多用途，諸如在化學或生物或醫學試驗過程中投用少量液態反應劑或試劑方面，或者在各種生產少量專用化學品的工藝方法中精確地投用和發送化學反應劑方面。其他一些用途可以包括精確地發送樣品液體，用于標定測試儀器或用于從事水力或其他液流實驗，或小規模生產作業。
對于本技術領域中的熟練人員來說，顯然，有本發明的眾多實施例，雖然以上并未直接說明，明顯地處在本發明的范圍和精神之中。以上的說明因此只是用作示范性的，而本發明的范圍應當唯一地確定于所附各項權利要求。
權利要求
1.一種無針閥門，包括一具有一液體入口端和一液體出口端的管狀殼體；一在所述殼體之內的實心桿件；以及一空心撓性柱塞，在所述殼體之內并可沿著所述桿件移動，所述柱塞響應一液體供應噴嘴的插入所述入口端而沿著所述桿件在一個方向上移動并與所述桿件協作以增大所述柱塞內部的容積并在所述入口與出口兩端之間開通一條液流路徑，以及響應所述液體供應噴嘴從所述入口端撤出而沿著所述桿件在一相反方向上移動并與所述桿件協作以減小所述柱塞內部的容積，關閉所述入口與出口兩端之間的所述液流路徑，并且促使所述流徑之中的殘余液體從所述閥門經由所述出口端被排放出去。
2.按照權利要求1所述的無針閥門，還包括所述桿件是細長的、與所述閥門共軸線并具有許多自桿件向外延伸的縱向肋片，所述各肋片在所述內部容積的所述增大方面和在所述內部容積的所述減小方面與所述柱塞協同工作。
3.按照權利要求2所述的無針閥門，其中一肋片從所述芯件向外延伸的距離在所述肋片的全長上是變化的。
4.按照權利要求3所述的無針閥門，其中所述肋片向外延伸的距離在所述肋片的全長上是連續變化的。
5.按照權利要求3所述的無針閥門，其中所述肋片向外延伸的距離在所述肋片的全長上是斷續變化的。
6.按照權利要求2所述的無針閥門，還包括所述各肋片在靠近所述出口端處終結在環繞所述桿件的一空心環形件之中。
7.一種無針閥門，包括一遠端和一近端，并包括一底座，設置在所述近端并包括一用于以液體連通方式裝接于一液流管筒的接頭；一實心細長液體槽流桿件，從接合于所述底座的一近端伸向一遠端；以及一液流導管，制成在所述底座之中并延伸穿過所述接頭伸進所述桿件的所述近端且設置得用于與所述管筒形成所述液體連通；一撓性柱塞，具有一壁部，形成一由一面向內的表面界定的空心內部；所述柱塞套裝在所述桿件上，密封地裝接于所述底座并可沿著所述桿件在一第一啟用位置與一第二撤用位置之間移動；在所述第一啟用位置上，所述桿件保持所述柱塞處在一種所述內部具有一第一較大容積的狀態，所述柱塞移離所述桿件的所述遠端，并且形成一通過所述內部和沿著所述桿件的液流路徑；而在所述第二撤用位置上，所述柱塞處在一種所述內部具有一第二較小容積的狀態，所述桿件的所述遠端由所述柱塞遮蓋并且所述液流路徑由所述柱塞的所述壁部堵塞；以及一管狀殼體，套裝在所述柱塞上并從所述裝置的所述遠端伸到所述底座，在所述遠端處，所述殼體具有一細長的配裝器，用于以液體連通方式可脫除地配裝一液體源的一噴嘴，所述配裝器設計得導引所述噴嘴沿著所述配裝器移動而接觸所述柱塞，所述柱塞響應所述噴嘴的移動和接觸而在所述第一與所述第二兩位置之間移動；以致所述柱塞響應所述噴嘴插進所述配裝器從所述第一位置到所述第二位置的移動可導致所述桿件與所述柱塞協同工作而擴張所述柱塞并增大所述內部容積和向所述液體源與所述管筒之間的液流開通所述閥門，以及所述柱塞響應所述噴嘴移離所述配裝器從所述第二位置到所述第一位置的隨后移動可導致所述柱塞彈回和所述內部容積減小，對所述液流關閉所述閥門，排出所述閥門之內的殘余液體和導致所述殘余液體從所述閥門的近端流進所述管筒。
8.按照權利要求7所述的無針閥門，還包括所述桿件是細長的、與所述閥門共軸線并具有許多自桿件向外延伸的縱向肋片，所述各肋片在所述內部容積的所述增大方面和在所述內部容積的所述減小方面與所述柱塞協同工作。
9.按照權利要求8所述的無針閥門，其中一肋片從所述芯件向外延伸的距離在所述肋片的全長上是變化的。
10.按照權利要求9所述的無針閥門，其中所述肋片向外延伸的距離在所述肋片的全長上是連續變化的。
11.按照權利要求9所述的無針閥門，其中所述肋片向外延伸的距離在所述肋片的全長上是斷續變化的。
12.按照權利要求8所述的無針閥門，還包括所述各肋片在靠近所述出口端處終結在環繞所述桿件的一空心環形件之中。
13.按照權利要求7所述的無針閥門，其中在所述柱塞內部減小時所述桿件與所述柱塞之間的所述協同工作生成一相對于殘余液體的暫態正壓，促進所述液體從所述閥門排入所述管筒。
14.按照權利要求7所述的無針閥門，其中所述彈性柱塞是由一種彈性材料制成的。
15.按照權利要求7所述的無針閥門，還包括一靠近所述近端的所述殼體的內部表面形成一個圍繞所述桿件和一部分所述柱塞的腔室，所述腔室充滿氣體，以致所述柱塞向所述腔室的擴張可導致所述氣體的壓縮，所述壓縮氣體隨后用以加強所述柱塞的彈回和所述內部容積的減小。
16.按照權利要求7所述的無針閥門，其中所述柱塞包括一擴展的近端分段，一當啟用可加強所述內部容積的擴張程度。
17.一種用于一無針閥門的桿件，包括一細長的芯件，芯件具有許多由此芯件向外延伸的縱向肋片。
18.按照權利要求17所述的用于一無針閥門的桿件，其中一肋片從所述芯件向外延伸的距離在所述肋片的全長上是連續變化的。
19.按照權利要求17所述的用于一無針閥門的桿件，其中一肋片從所述芯件向外延伸的距離在所述肋片的全長上是斷續變化的。
20.按照權利要求16所述的用于一無針閥的桿件，還包括各肋片在靠近出口端處終結在環繞所述桿件的一空心環形件之中，一實心細長芯件具有許多共軸線的肋片從此芯件向外延伸。
全文摘要
公開了一種無針頭閥門(2),此種閥門可免除一當撤用時的一些抽吸問題并形成一種有效的自我排空效應。閥門具有一底座(4),帶有一接頭(10)用于以液體連通方式裝接于管筒或其他裝置(48),一實心的細長液體槽流桿件(14);以及一內部液流導管(38、42、46);一撓性空心可擴張和可收縮的柱塞(6),套裝在桿件(14)上并可沿桿件移動;以及一管狀殼體(8),套裝在柱塞(6)上并裝接于底座(4)。當閥門(2)通過插入一液體源(116)的一噴嘴(90)而被啟用時,桿件(14)與柱塞(6)壁部協同工件,以致隨著柱塞(6)沿著桿件(14)縮回,它被擴大和它的內部被擴張。一當撤用,柱塞(6)就會收縮,內部容積減小,而彈回中的柱塞壁部會迫使閥門(2)之內的殘余液體通過出口被排出,從閥門(2)排空殘余液體。
文檔編號A61M39/26GK1270533SQ98809128
公開日2000年10月18日 申請日期1998年8月31日 優先權日1997年9月15日
發明者馬克·C·多伊爾 申請人:阿拉里斯醫療系統公司