夹紧阀机构的制作方法

1.本发明涉及一种夹紧阀机构。特别地，本发明涉及一种用于医疗设备诸如抽吸/冲洗器设备的夹紧阀机构。


背景技术：

2.以下现有的方案或产品的提及和描述不旨在并且不应被解释为陈述或承认本领域中公知常识。特别地，以下现有技术讨论不涉及本领域技术人员通用或公知的内容，但是帮助理解本发明的发明步骤，其中相关现有技术方案的识别仅仅是一部分。
3.在某些医疗手术诸如外科手术或牙科手术期间，对于医疗专业人员通常有必要为身体部位诸如伤口或口腔提供冲洗流体。冲洗流体可以是，例如，水、盐水或其他生物相容性流体。同时，通常有必要的是还将抽吸施加到身体部位，以去除流体和碎片。
4.例如，在锁孔或腹腔镜外科手术期间，通常有必要通过抽吸去除碎片以及通过递送冲洗流体以冲洗身体部位。在这样的手术中，医疗专业人员确保抽吸力不过度强，以避免组织损伤。当为身体部位提供冲洗时，也期望以目标明确且精确的方式提供冲洗流体。
5.通常，在医疗设备诸如抽吸/冲洗设备中，阀机构用于关闭用于冲洗功能的抽吸管，或关闭用于抽吸功能的冲洗管。然而，通常控制阀门的按钮很难实现舒服的压强，尤其考虑显著时间段使用。因此，设备的可用性可能受按钮上太小或太大压强的影响，从而控制抽吸/冲洗功能的有效性。
6.本发明试图提供一种可以改善上述缺陷和缺点或将至少提供一种有用的替代方案的夹紧阀机构，特别地用于抽吸/冲洗设备，其中在外科手术期间受控递送并且高精度水平经常是必需的。


技术实现要素：

7.根据本发明的一方面，本文提供了一种用于在抽吸/冲洗器设备中使用的夹紧阀机构，所述设备具有用于抽吸/冲洗的至少一个导管，所述夹紧阀机构包括：具有第一突出部的第一端部；第二端部，可操作地连接到所述第一端部并具有第二突出部；以及，可操作地连接到所述第二端部的弹簧装置，其中所述至少一个导管被设置在所述第一端部与所述第二端部之间，使得所述第一突出部和第二突出部被偏置成将所述导管夹紧到关闭位置，并且其中所述弹簧装置的压缩使所述第一端部背离所述第二端部移动以将所述导管移动到打开位置。
8.根据一个实例，所述弹簧装置通过按钮压缩。因此，将理解的是，在使用前状态下，所述至少一个导管被偏置在关闭位置中，并且将通过压缩各自的按钮而被打开。因此，如果存在多于一个导管，则还可以存在不止一个各自的按钮用于关闭/打开该特定导管。将进一步理解的是，所述弹簧装置的按压不限于按钮，但是可以包括被配置为压缩所述弹簧装置的任何形式的杠杆或致动机构。
9.根据另一实例，所述按钮的可用性受包括以下的变量中的任一个或组合影响：
10.a.弹簧力；
11.b.所述至少一个导管的肖氏硬度；
12.c.所述至少一个导管的直径；以及，
13.d.所述至少一个导管的厚度。
14.在又另外的实例中，所述弹簧力具有在约5与约30牛顿之间的范围，所述至少一个导管的肖氏硬度在约30与约60肖氏a之间，所述导管的直径在约3毫米与约15毫米之间，和/或所述导管的厚度在约0.2毫米与约4毫米之间。
15.根据另一实例，所述第一和第二突出部具有各自的第一和第二端部，其中所述第一和第二端部被形成为不同的形状以压缩所述至少一个导管，所述形状包括以下中的任一种或以下的组合：v形尖头的；倒v形；弧形的或圆形的或弓形的；以及，平坦的(并且可以是根据需要的所有形状(包括峰和谷)的组合)。进一步地，所述第一和第二突出部可以被设置成相对于彼此是基本上平面的或交错的。
16.根据又另外的实例，通过具有与阀面积相比的成比例地更大的按钮表面积而使施加在按钮上的压强最小化。
17.本领域技术人员将理解的是本文描述的特征的任何组合是可能的。
附图说明
18.可以从优选实施方式的以下非限制性描述中更好地理解本发明，其中：
19.图1是示例医疗设备的透视图，该医疗设备可以包括如本文描述的夹紧阀机构；
20.图2是包括夹紧阀机构的示例医疗设备的剖开透视图(perspective open view)；
21.图3是包括夹紧阀机构的示例医疗设备的剖开平面图；
22.图4至图12是示例夹紧阀机构的侧视图，示出了不同形状和类型的夹紧阀机构的突出部；
23.图13示出了由于本文描述的夹紧阀机构而可能施加的管/导管压强的实例；
24.图14示出了可以施加到如本文描述的夹紧阀机构的示例阀压强；以及，
25.图15是示出了夹紧阀机构的特征与可能影响该机构的可用性的特征之间的相互关系的实例的流程图。
具体实施方式
26.用于医疗设备10的夹紧阀机构100的实例示出在图1至图12中。
27.将理解的是，本文描述的夹紧阀机构100可用于任何合适的抽吸/冲洗设备，诸如，例如，如wo 2017/219070和澳大利亚专利号2019100171中描述的抽吸和冲洗设备，这两者的全部内容通过援引并入本文。
28.图1示出了医疗设备(抽吸/冲洗器设备10)的实例，该医疗设备可以向身体部位提供抽吸/冲洗(未示出)。在该实例中，设备10包括本体12和与其附连的轴杆14。轴杆14具有用于安装到本体12的第一末端18的近侧端部16，以及用于与身体部位并置的远侧端部20。
29.本体12包括用于覆盖如下面进一步详细描述的设备10的各种内部部件的壳体25。壳体25包括手柄部分30，以方便使用者握持和操作设备10。本体12包括第一末端18和第二末端35用于选择性地接纳轴杆14的近侧端部16。第一末端18一般地垂直于第二末端35设
置。
30.图2和图3示出了设备10的内部机构。如这些实例示出的，设备10包括用于将冲洗流体递送到轴杆14上的冲洗导管40，以及用于在轴杆14处提供负压使得抽吸可以在身体部位上进行的抽吸导管45。设备10进一步包括用于连接第一和第二末端18、35并提供在第一和第二末端之间的流体连通的内部导管50。当完全组装时，导管40、45和50由夹紧阀机构100的零件保持在位。
31.夹紧阀机构进一步示出在图2至图12的实例中。在这些具体实例中，提供了一种用于在抽吸/冲洗器设备10中使用的夹紧阀机构100。如所描述的，设备10具有用于抽吸/冲洗功能的至少一个导管40/45。
32.如所示出的，夹紧阀机构100具有包括第一突出部115的第一端部110，以及具有第二突出部125的第二端部120。第一端部110和第二端部120可操作地彼此连接，并且如实例中所示出的，以下面进一步描述的方式。夹紧阀机构100还包括可操作地连接到第二端部120的弹簧装置130。值得注意地，尽管本文的实例示出了螺旋弹簧，将理解的是，任何形式的弹簧装置可以被使用，并且不限于螺旋弹簧。
33.因此，一个导管40/45被设置在第一端部110与第二端部120之间，使得第一突出部115和第二突出部125被偏置成将导管40/45夹紧到关闭位置，使得弹簧装置130的压缩使第一端部110背离第二端部120移动以便然后将导管移动到打开位置。
34.如在图2至图12中所示出的，弹簧装置130可以通过按钮135压缩。然而，将理解的是，弹簧装置130可以通过任何类型的压缩装置，诸如杠杆、致动器等压缩。在所示出的实例中，夹紧阀机构可以形成按钮135的延伸部，其中按钮135的按压表面140可以在设备10的外部，使得设备10的使用者可以容易地按压按钮135。进一步地，在设备10的内部中，按钮135具有由第一端部110、第二端部120和另外的支座150形成的延伸部分145，该支座可以用于保持其他导管，诸如设备10的导管50。
35.按钮135的可用性(包括当使用者压缩按钮135来打开一个或多个导管40/45时对按钮的感觉)可以受包括以下的变量/因素的一个或多个组合影响：弹簧装置130的弹簧力、被压缩的至少一个导管的肖氏硬度、被压缩的导管的直径以及被压缩的导管的厚度。
36.根据一个具体实例，变量具有提供了医疗设备的使用者的改善的可用性体验的具体范围。即，如果变量落入以下范围内(任一个或其组合)，则按钮135被压缩时对该按钮的感觉被改善，使得医疗设备的可用性被改善。
37.范围包括：
38.‑
弹簧力具有在约5与约30牛顿之间的范围；
39.‑
至少一个管的肖氏硬度在约30与约60肖氏a之间；
40.‑
管的直径在约3毫米与约15毫米之间；以及；
41.‑
管的厚度在约0.2毫米与约4毫米之间。
42.将理解的是，这些范围的任何组合可以导致期望的设备的可用性。
43.值得注意地，关于硬度，其通常是在管挤出工艺期间确定的度量，该变量可以被任何其他合适的装置测量的管的硬度取代。
44.将理解的是，可用性因素可以影响使用者使用该医疗设备的方式。即，通过改善压缩按钮135的感觉，这也可以改善使用该设备的精度。可用性因素也可以通过以下改善设
备：最小化按钮135的行进距离，同时仍然完全打开阀(因此影响例如，响应性和导管内流体的流速)，并最小化致动夹紧阀所需要的压强，同时仍然能够根据需要密封导管，并不引起导管在真空下塌缩(并且因此影响按钮感觉)。
45.也可以影响按钮感觉和可用性的其他因素还包括按钮的表面积(即，设备的使用者通常将按压以致动按钮的地方)和阀的面积，如下面进一步描述的。
46.因此，例如，与第一端部110上的突出部115的接触面积相比，如果按钮135的按压表面140的表面积增加(通过增加按钮的长度或宽度)，促进被施加到按压表面140的以致动机构100并释放导管40/45所需要的压强的减少。
47.据信(如下面进一步描述的)，被施加到导管40/45的压强通过突出部115与导管的面积的接触和通过弹簧130施加的力支配。较小的接触面积使压强成比例地增加，从而需要较小的力来密封导管。
48.因此，要求使用者提供更大的相反力来致动夹紧阀机构100并解压缩导管40/45，随着压强施加到表面140以运用所述力。当较大的接触面积使所需要的压强成比例地减小时，使用者可以舒适地施加更多的力到表面。
49.对于示例性机构，135mm2的按钮面积与9mm2的阀面积提供了在等效力条件下，与相等大小的面积(阀和按钮面积相等)相比的压强施加的1500％减少。图4至图12示出了具有不同的突出部变型的夹紧阀机构的另外实例。
50.图4示出了圆形的第一突出部115和第二突出部125，与各自圆形的第一端部160a和第二端部160b，其中，圆形的端部160a、160b在弹簧装置130的偏置的关闭状态下一起移动，以密封导管40/45，并且被迫使分开以通过弹簧装置130的压缩打开导管40/45。
51.图5示出了夹紧阀机构100的另外实例，其中第一端部160a是圆形的，而第二端部160b具有与圆形端部160a配合的凹陷部分162。图7示出了类似的实施方式，其中凹陷部分162比图5的第二端部160b的凹陷部分稍宽。在替代形式中，图9示出了凹陷部分162的形状稍窄。并且在又另外实例中，图10示出了半凹陷部分162。
52.图6示出了夹紧阀机构100的另一实例，其中第一端部160a是圆形的，并且第二端部160b具有平坦的端164。
53.图8示出了夹紧阀机构100的另外实例，其中第二端部160b是有尖头的(pointed)或v形的。图11还示出了v形端部或尖头端部，但具有平坦的端166。
54.在另外实例中，图12示出了其中突出部115和125彼此稍微偏移的夹紧阀机构100。
55.另外的实例
56.据假定，以上可用性因素的理论如下：
57.第1部分
58.本文描述的夹紧阀机构的示例作用如下：
59.1.性能相当于按钮的响应性，即，所分配的流的品质和控制液体的量的能力，其中期望的标准是：
60.a.响应性是按钮的行进距离(以mm计)
61.b.通过利用按钮所分配的流应当是可控的
62.c.流需要具有层流和高出口速度以到达目标部位并有效冲洗该区域
63.2.按钮感觉是致动按钮所需要的压强的最小化以防止疲劳
64.a.这需要用在不使用时有效地密封管的能力来平衡
65.第2部分
66.变量
67.sh
t
＝管的肖氏硬度
68.sh
t(最小)
＝低于在真空下管将塌缩的硬度的硬度
69.p
v
＝阀施加在管上的压强
70.p
v(最小)
＝阀压缩肖氏硬度sh
t
的管所需要的最小压强
71.p
b
＝使用者施加在按钮上的压强
72.p
b(最大)
＝使用者可以舒适地施加在按钮上最大压强
73.f
s
＝在指定预加载下弹簧施加的力
74.a
b
＝按钮的接触面积a
v
＝阀的接触面积
75.d
t
＝管的直径
76.t
t
＝管的壁厚
77.s
fos
＝安全因素
78.变量值限制
79.以牛顿(n)计的弹簧力
80.5＜f
s
＜30
81.管的肖氏a
82.30＜sh
t
＜60
83.以毫米(mm)计的管的直径
84.3＜d
t
＜15
85.以毫米(mm)计的管的厚度
86.0.2＜t
t
＜4
87.假设
88.1.当由于抽吸而不在真空下时，大气压对管的影响是可忽略的
89.2.弹簧刚度和力由制造商和通过产生规定的力的cad模型中的预加载定义
90.阀的规则
91.管的肖氏硬度必须大于防止在真空下塌缩所需的最小肖氏硬度；
92.sh
t
＞sh
t(最小)
93.阀可以在管上施加的最小压强与管的肖氏硬度、管的直径以及管的壁厚成比例；
94.p
v(最小)
∝
sh
t
d
t
t
t
95.阀在管上施加的压强必须大于对于阀完全压缩管所需要的最小压强；
96.p
v
＞p
v(最小)
97.阀压强等于弹簧的力除以阀的接触面积；
[0098][0099]
因此，弹簧的力除以阀的面积必须大于完全压缩管所需要的最小压强；
[0100]
[0101]
弹簧的力必须大于完全压缩管所需要的最小压强与阀的面积的乘积(表明阀的面积成比例地影响所需要的力)；
[0102]
f
s
＞p
v(最小)
a
v
[0103]
压缩阀所需要的最小力等于最小阀压强与阀的面积的乘积；
[0104]
f
v(最小)
＝p
v(最小)
a
v
[0105]
因此，弹簧的力必须大于完全压缩管所需要的最小力；
[0106]
f
s
＞f
v(最小)
[0107]
按钮的规则
[0108]
类似转换到按钮；
[0109]
p
b
＜p
b(最大)
[0110][0111][0112]
f
s
＜f
b(最大)
a
b
[0113]
f
b(最大)
＝p
b(最大
)a
b
[0114]
f
s
＜f
b(最大)
[0115]
弹簧力关系
[0116]
完全压缩阀所需要的最小力小于弹簧力，该弹簧力小于使用者可以舒适地施加在按钮上的最大力；
[0117]
∴f
v(最小)
＜f
s
＜f
b(最大)
[0118]
对于最终产品，我们需要包括在弹簧力中的安全工程因素；
[0119]
f
v(最小)
＜f
s
s
fos
＜f
b(最大)
[0120]
第3部分
[0121]
按钮压强关系
[0122]
通过具有阀与管(诸如突出部端部和管)之间的成比例地较小的接触面积可以使使用者需要在按钮上施加的压强最小化。
[0123][0124][0125]
如果按钮的面积大于阀的面积；
[0126]
a
b
＞a
v
[0127][0128]
如果按钮上的力等于由阀经历的力(因为它们是连接的)；
[0129]
f
b
＝f
v
[0160]
按钮压强
[0161]
弹簧力大于0
[0162]
第5部分
[0163]
k
s
＝弹簧刚度
[0164]
g
sw
＝弹簧线的弹性的剪切模量
[0165]
d
sw
＝弹簧线的直径
[0166]
n
as
＝有效线圈数目
[0167]
d
s
＝弹簧的平均直径
[0168]
弹簧刚度和机械特性
[0169]
弹簧刚度可以利用这些特性来确定
[0170][0171]
关于位移的弹簧刚度
[0172]
弹簧的力由胡克定律定义
[0173][0174]
f
s
＝k
s
x
sv
[0175]
弹簧高度的变化是自由弹簧高度减去弹簧的当前高度
[0176]
x
sv
＝h
sf
‑
h
c
[0177]
弹簧的当前高度是当设备在预加载下处于静止时的弹簧高度减去按钮的位移
[0178]
h
c
＝h
sf
‑
x
p
‑
x
b
[0179]
x
sv
＝h
sf
‑
(h
sf
‑
x
p
‑
x
b
)
[0180]
x
sv
＝h
sf
‑
h
sf
‑
x
p
‑
x
b
[0181]
因此，除了由于按钮的移动的位移之外，高度变化是由于预加载的位移，是一个常数。
[0182]
x
sv
＝x
p
‑
x
b
[0183]
按钮位置
[0184]
按钮阀组件的位移通过将压强施加到按钮上进行调节，当按钮被按压时，弹簧力根据弹簧刚度增加。
[0185]
f
b
＝f
s
‑
f
t
[0186]
对于阀的任何位置，使用者在按钮上施加的力必须等于相反的力，
[0187]
处于静止时，相反的力等于弹簧的力减去来自管的力
[0188]
f
b
＝f
s
‑
f
t
[0189]
随着使用者在按钮上施加更大的力，组件将移位，增加根据胡克定律的弹簧力并减少管的向外压强，直到在系统上的力达到新的平衡，允许使用者通过力的施加支配按钮位置，因此支配通过管的流速。
[0190]
如本领域技术人员将理解的，设备的次要特征可以被设计以满足客户要求，诸如设备的不同大小的手柄等。设备的不同特征的相互关系被示出为图15中的实例。
[0191]
如图15中所示出的，存在可以通过各种特征和相互关系影响的抽吸/冲洗器设备的三个特征。特征包括按钮感觉200、设备205的响应性和设备210的性能。
[0192]
存在可以影响这些特征中的每种的外部和内部输入和/或属性。如图15中所示出的(以及如本文所述的)，例如，按钮感觉200可以受弹簧215的方面、设备220的使用者、阀本身225和管230影响。
[0193]
因此，例如，弹簧215可以受以下方面影响：诸如弹簧的线圈类型、线厚度、直径、高度和预加载。这些可以一起工作产生必要的弹簧力来压缩弹簧。其中使用者220使用设备的方式，诸如使用者需要的流量，使用者用于打开/关闭夹紧阀的强度，以及甚至使用者的手大小可以可能地全部影响使用者施加在夹紧阀机构上的力。除此之外，阀本身225可以通过以下特征影响：诸如本体表面积和附护件(armature)表面积(即如本文所描述的第一和第二突出部的表面积)。图15还示出了例如，管230可以受它的硬度(在本文中被称为肖氏硬度)、壁厚(其由管的外径和内径组成)影响。
[0194]
因此，按钮感觉220最终可以受弹簧力235、使用者施加力240、管抗压缩性245以及其他因素诸如抽吸真空压强250以及冲洗压强255影响。
[0195]
本领域技术人员将理解的是，图15中的关系的描述仅仅是实例。进一步地，虽然据假定，在图15中所示出的特征可以影响按钮感觉(在本文中也称为可用性)，但是如本文所描述的可以允许最佳可用性的特征，诸如弹簧力、管的肖氏硬度、管的直径以及管的壁厚是变量。
[0196]
术语“包括(comprise)”及该术语的变体诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”在本文中用来指示包含一个或多个所述整数，但不排除一个或多个任何其他整数，除非在上下文或使用中，该术语的排他性解释是必需的。本领域技术人员将理解，本文描述的本发明易于除了特别描述的那些之外的变化和修改。所有这样的变化和修改都被认为在本发明的范围和精神内，本发明的性质由前面的描述来确定。