具有螺旋流动路径的流动腔室的制作方法

1.本发明的示例性实施例涉及用于例如血液透析系统中的流动腔室。所述流动腔室具有螺旋流动路径。


背景技术：

2.肾功能衰竭或部分肾功能衰竭的患者通常会接受血液透析治疗，以去除血液中的毒素和多余的流体。在血液透析治疗中，血液通过取血针或导管从透析患者体内抽取，所述取血针或导管从位于特定接受的通路位置的动脉或静脉抽取血液，例如，通过外科手术放置在手臂、大腿、锁骨下动脉等的分流器。针或导管连接到体外管路，体外管路被送入蠕动泵，然后被送入清洁血液并去除多余流体的透析器。然后透析后的血液通过附加的体外管路和另一根针或导管被返回给患者。有时，肝素滴注位于血液透析回路中以防止血液凝固。
3.当抽取的血液通过透析器时，它在透析器内的稻草状管中流动，这些管充当不干净血液的半渗透通道。新鲜的透析液溶液在透析器的下游端进入透析器。透析液围绕着稻草状管，并以与流过管的血液相反的方向流过透析器。新鲜的透析液通过扩散收集通过稻草状管的毒素，并通过超滤收集血液中多余的流体。包含去除的毒素和多余流体的透析液被作为废物处置。红细胞保留在稻草状管中，其体积计数不受该过程的影响。
4.当血液在患者体外时，希望避免将空气混入血液中，因为当透析后的血液返回患者体内时，血液中空气的存在会对患者产生各种负面影响。因此，血液透析系统还可以包括旨在将夹带的空气从血液中分离出来的一个或多个部件。


技术实现要素：

5.提供了一种用于透析治疗的流动腔室。所述流动腔室可以包括具有第一端和第二端的管区段。管区段纵向轴线在第一端和第二端之间延伸。管区段具有内壁和外壁。螺旋流动路径设置在管区段的内壁中。螺旋流动路径沿管区段纵向轴线的至少一部分延伸。
6.在流动腔室的一个实施例中，螺旋流动路径从管区段的内壁径向向外延伸。
7.在流动腔室的一个实施例中，螺旋流动路径具有滚圆横截面。在流动腔室的一个实施例中，螺旋流动路径具有半球形横截面。
8.在流动腔室的一个实施例中，管区段在管区段的第一端处具有第一外径，在管区段的第二端处具有第二外径，第一外径大于第二外径。
9.在流动腔室的一个实施例中，管区段从管区段的第一端向管区段的第二端细缩。
10.在流动腔室的一个实施例中，螺旋流动路径从管区段的第一端延伸到管区段的第二端。
11.在流动腔室的一个实施例中，流动腔室还包括设置在管区段的第一端处的流动入口。在流动腔室的一个实施例中，螺旋流动路径延伸到流动入口中。
12.在流动腔室的一个实施例中，流动腔室还包括设置在管区段的第二端处的流动出口。
13.在流动腔室的一个实施例中，螺旋流动路径相对于管区段纵向轴线成第一角度。在流动腔室的一个实施例中，第一角度是75
°
。
14.在流动腔室的实施例中，螺旋流动路径包括相对于管区段纵向轴线成第一角度的第一螺旋流动路径部分和与第一螺旋流动路径部分相邻的第二螺旋流动路径部分。第二螺旋流动路径部分相对于管区段纵向轴线成第二角度。第二角度不同于第一角度。在流动腔室的一个实施例中，第二角度大于第一角度。
15.还提供了一种用于透析治疗的流体管理系统。流体管理系统可以包括流动腔室。流动腔室可以包括具有第一端和第二端的管区段。管区段纵向轴线在第一端和第二端之间延伸。管区段具有内壁和外壁。流动入口设置在管区段的第一端处。流动出口设置在管区段的第二端处。螺旋流动路径设置在管区段的内壁中。螺旋流动路径沿管区段纵向轴线的至少一部分延伸。流体管理系统还可以包括布置在流动入口上的端盖。
16.在流体管理系统的一个实施例中，螺旋流动路径从管区段的内壁径向向外延伸。
17.在流体管理系统的一个实施例中，螺旋流动路径具有滚圆横截面。
18.在流体管理系统的一个实施例中，管区段在管区段的第一端处具有第一外径并且在管区段的第二端处具有第二外径，第一外径大于第二外径。
19.在流体管理系统的一个实施例中，螺旋流动路径从管区段的第一端延伸到管区段的第二端。
附图说明
20.下面将基于示例性附图更详细地描述本发明的示例性实施例。本发明不限于示例性实施例。在本发明的实施例中，本文描述和/或图示的所有特征可以单独使用或以不同组合组合使用。本发明的各个实施例的特征和优点将通过参考附图阅读以下详细描述而变得显见，附图图示了以下内容：
21.图1是根据本发明的一个示例性实施例的包括流动腔室的血液透析系统的示意图；
22.图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的流动腔室的透视图；
23.图3示出了图2的流动腔室沿线3-3的横截面图；
24.图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的具有流动出口的流动腔室的实施例的透视图；
25.图5示出了图4的流动腔室沿线5-5的横截面图；
26.图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的流动腔室的端部视图；
27.图7示出了根据本发明的一个示例性实施例的流动腔室的透视图；
28.图8示出了根据本发明的一个示例性实施例的流体管理系统的透视图；
29.图9示出了图8的流体管理系统沿线9-9、10-10的横截面图，其中管区段的螺旋流动路径没有延伸到流动入口中；
30.图10示出了图8的流体管理系统沿线9-9、10-10的横截面图，其中管区段的螺旋流动路径延伸到流动入口中；
31.图11示出了其中具有流体的图9的流体管理系统的横截面图；
32.图12示出了根据本发明的另一个示例性实施例的流动腔室，其中流动腔室的螺旋
流动路径具有相对于管区段纵向轴线成两个不同角度的螺旋流动路径部分；和
33.图13示出了具有示例性尺寸的图4的流动腔室沿线5-5的横截面图。
具体实施方式
34.本发明的示例性实施例提供了一种具有改进的流体管理的流动腔室。例如，流动腔室可以用在透析血液的血液透析系统中。在透析血液返回透析患者之前，流动腔室减少透析血液的氧合。流动腔室还使血液在其中的凝结最小化，并且相应地，在将透析血液返回给患者时最小化将血凝块引入患者体内的风险。
35.本发明的示例性实施例的流动腔室通过在流动腔室的管区段的内壁中提供螺旋流动路径来提供改进的流体管理。在实践中，流动腔室在流动腔室的第一端接收以液滴形式的透析后的血液。例如，在患者的透析期开始时，透析后的血液开始在流动腔室内积聚，从而流动腔室部分地被透析后的血液填充。最终，流入和流出流动腔室的血液达到近似稳定状态，使得流动腔室部分填充有血液，而流动腔室的其余部分填充有空气。
36.螺旋流动路径设置在流动腔室的管区段的内壁中。在一个实施例中，螺旋流动路径可以通过使管区段的内壁凹陷而形成。以这种方式，螺旋流动路径从管区段的中心径向向外延伸，使得管区段在螺旋流动路径处的内径由于螺旋流动路径的存在而增大。螺旋流动路径可以具有滚圆形横截面。螺旋流动路径也可以具有半球形横截面。圆形横截面可能是有利的，因为它减少了在流动腔室中的流动内产生附加的湍流。然而，在其它示例性实施例中，螺旋流动路径的横截面可以不是滚圆的。
37.当血液滴入流动腔室时，液滴落到管区段的内壁中的螺旋流动路径上，或者直接接触内壁和螺旋流动路径中的至少一个，或在流动腔室内产生最小自由落体距离之后再接触它们。然后液滴至少部分地沿着螺旋流动路径行进。以这种方式，螺旋流动路径降低了液滴在它们行进通过管区段时的速度。降低液滴的速度有助于最大限度地减少流动腔室内可能发生的泡沫形成，如果允许液滴自由下落更长的距离或如果液滴以更快的速度移动，泡沫会在流动腔室内形成。期望限制血液腔内泡沫的形成，以使流动腔室内的血液的凝结和血凝块最小化。
38.根据本发明的示例性实施例的流动腔室可以在流动腔室的第一端处装配有流动入口。流动入口可以作为流动腔室的延伸。在一个实施例中，螺旋流动路径可以延伸到流动入口中，从而延长螺旋流动路径。流动入口可以在结构上类似于流动腔室，因为流动入口也是管状的。流动入口也可以以与流动腔室相同的方式细缩。流动入口可以由与流动腔室相同或不同的材料制成。
39.如果流动腔室设置有流动入口，端盖可以附接到流动腔室或流动入口。端盖包括一个或多个端口，这些端口便于流动腔室相对于体外管路流体连接到血液透析系统。
40.流动腔室可以在流动腔室的第二端处装配有流动出口。流动出口允许流动腔室连接到标准直径的体外管路。透析血液从流动腔室流出，通过流动出口，进入体外管路，然后进入返回针或导管，以便透析血液可以返回给患者。流动出口可以在结构上与流动腔室相似，因为流动出口也是管状的，至少部分是管状的。因此，流动出口也可以以与流动腔室相同的方式细缩。流动出口然后转变为喷嘴形状以便于与标准直径体外管路的连接。流动出口可以由与流动腔室相同或不同的材料制成。
41.图1是血液透析系统的示意图，其中患者10正在使用血液透析机12进行血液透析治疗。输入针或导管16被插入患者10的通路部位、例如手臂中，并且被连接到通向蠕动泵20和透析器22(或血液过滤器)的体外管路18。透析器22从患者的血液中去除毒素和多余的流体。多余的流体和毒素被经由管28供应给透析器22的干净的透析液体去除，废液经由管30被移除以进行处置。透析后的血液通过体外管路24和返回针或导管26从透析器22返回给患者10。在本发明的示例性实施例的上下文中，流动腔室40流体地设置在体外管路24和返回针或导管26之间。流动腔室40可以包括流动入口56、流动出口58和端盖60，如下文进一步详细讨论的，以便提供流体管理系统。
42.图2示出了流动腔室40。流动腔室40包括管区段42，管区段42具有第一端44和第二端46。第二端46与第一端44彼此相反地设置在管区段42上。管区段纵向轴线48在第一端44和第二端46之间沿管区段42延伸。管区段42具有内壁50和外壁52。管区段的厚度(即，内壁50和外壁52之间的距离)与管区段42的总直径相比相对较小。例如，在一个实施例中，管区段42的厚度(例如，在第一端44处)可以是1651μm
±
127μm。
43.图3以沿图2中的线3-3的横截面示出了图2的流动腔室40。管区段纵向轴线48限定轴向方向a，径向方向r垂直于该轴向方向a。螺旋流动路径54设置在管区段42的内壁50中。螺旋流动路径54沿管区段纵向轴线48的至少一部分延伸。在该实施例中，螺旋流动路径54在管区段42的整个长度上延伸(即，从第一端44到第二端46)。螺旋流动路径54从管区段42的内壁50径向向外延伸(即，相对于管区段纵向轴线48在径向方向r上)。以这种方式，螺旋流动路径54在管区段42的内壁50中形成凹进通道。例如，在一个实施例中，螺旋流动路径从管区段42的内壁50径向向外延伸952.5μm
±
12.7μm。如上所述，螺旋流动路径54有助于降低进入流动腔室40的血液的液滴的速度。
44.如图3所示，管区段42在其第一端44具有第一外径od1，在其第二端46具有第二外径od2。第一外径od1大于第二外径od2。管区段42的外壁52和内壁50可以从其第一端44到其第二端46细缩或连续变窄。例如，在一个实施例中，锥度的角度或斜率为1
°±
0.2
°
。管区段42沿其长度(即，沿轴向方向a)的这种变窄还有助于通过确保血液液滴输入到流动腔室40中(例如，如图9所示从滴注出口)将直接接触内壁50和螺旋流动路径54中的至少一个而不会自由落体通过流动腔室40或通过确保在流动腔室40内的最小自由落体距离之后再接触它们来降低进入流动腔室40的血液液滴的速度。
45.图3示出了螺旋流动路径54相对于管区段纵向轴线48成第一角度α。调节螺旋流动路径54相对于管区段纵向轴线48的第一角度α会影响流动腔室40在液滴行进通过管区段42时降低血液液滴速度的快速程度。一般来说，与螺旋流动路径54具有较大的第一角度α相比，具有较小第一角度α的螺旋流动路径54将使得流动腔室40更逐渐地降低液滴的速度。相反，与螺旋流动路径54具有较小第一角度α相比，具有较大的第一角度α的螺旋流动路径54将使得流动腔室40更快地降低液滴的速度。
46.图4示出了具有设置在管区段42的第二端46处的流动出口58的流动腔室40。流动出口58进一步使透析后的血液流过的通道变窄。流动出口58的不邻接管区段42的第二端46的端部可以附接到管路，以便将透析后的血液从流动腔室40流体地输送到返回针或导管26，如图1所示。图5以沿图4中线5-5的横截面示出了图4的流动腔室40。
47.如图6-7所示，螺旋流动路径54具有滚圆横截面。滚圆横截面有助于减轻管区段42
内的血液流动中的湍流。螺旋流动路径54的横截面几何形状可以变化。例如，螺旋流动路径54可以具有半球形横截面。
48.图8示出了根据本发明的一个示例性实施例的流体管理系统，该流体管理系统包括流动腔室40，流动腔室40具有设置在管区段42的第二端46处的流动出口58、设置在管区段42的第一端44处的流动入口56以及布置在流动入口56上的端盖60。流动入口56是管区段42的纵向延伸部，因为流动入口56充当管区段42的内壁50和外壁52两者的延续。如图1所示，端盖60便于将流动腔室40连接到体外管路24。端盖60例如通过公差配合固定到流动入口56。或者，在没有流动入口56的情况下，端盖60可以例如通过公差配合固定到管区段42的第一端44。
49.图9-10以沿图8中的线9-9、10-10的横截面示出了图8的流体管理系统。如图9-10所示，端盖60包括具有滴管入口66和滴管出口68的滴管62。滴管纵向轴线70在滴管入口66和滴管出口68之间延伸。滴管纵向轴线70平行于管区段纵向轴线48。滴管62从管区段纵向轴线48径向靠外(即，沿径向方向r靠外)定位。以这种方式，滴管62被定位成使得滴管出口68靠近或接触流动腔室40的内壁50。这有助于确保从滴注出口68输入流动腔室40的血液液滴将直接接触内壁50和螺旋流动路径54中的至少一个而不会自由落体通过流动腔室40或确保在流动腔室40内的最小自由落体距离之后就会接触它们。然后，在液滴进入管区段42的第一端44之后立即或不久，液滴被沿着螺旋流动路径54运送，如前所述，从而当液滴行进通过管区段42时降低了液滴的速度。
50.如图9所示，管区段42的螺旋流动路径54终止于管区段42的第一端44，使得螺旋流动路径54不延伸到流动入口56中。相反，在图10中，螺旋流动路径54延伸到流动入口56中，使得在流体管理系统中包含流动入口56可以延长螺旋流动路径54。
51.图11示出了在运行中的图9的流体管理系统。液滴d在滴管出口68离开滴管62，沿轴向方向a移动(即，从管区段42的第一端44朝向管区段42的第二端46)。液滴d直接接触管区段42的内壁50和螺旋流动路径54中的至少一个而不会自由落体通过流动腔室40或液滴d在流动腔室40内产生最小自由落体距离后就接触它们，从而降低液滴d的速度并最小化流动腔室40内泡沫的产生。在许多液滴d进入流动腔室40之后，包括液滴d的流体f积聚在流动腔室40的下部。如图1所示，流体f最终通过流动出口58离开流动腔室40并传送到返回针或导管26以返回给患者10。
52.图12示出了根据本发明的一个示例性实施例的流动腔室的另一个实施例。与图3所示的实施例相比，螺旋流动路径54包括与第二螺旋流动路径部分74相邻布置的第一螺旋流动路径部分72。第一螺旋流动路径部分72相对于管区段纵向轴线48成第一角度α，而第二螺旋流动路径部分74相对于管区段纵向轴线48成第二角度β。第二角度β不同于第一角度α。例如，在一个实施例中，第二角度β大于第一角度α。如结合图3所描述的，改变第一角度α和第二角度β影响流动腔室40在血液液滴行进通过管区段42时降低血液液滴速度的快速程度。例如，在一个实施例中，第一角度α为75
°±2°
，第二角度β为80
°±2°
。
53.在一个替代实施例中，相对于管区段纵向轴线48的第一角度α可以在管区段42的长度上(即，从第一端44到第二端46)逐渐变为第二角度β，使得当液滴行进通过流动腔室40时，螺旋流动路径54提供液滴速度的平稳降低。
54.图13以沿图4中的线5-5的横截面示出了图4的流动腔室40，这增加了以厘米和度
为单位的示例性尺寸。示例性尺寸旨在是说明性的而非以任何方式进行限制。例如，在图13所示的流动腔室40的实施例中，沿管区段纵向轴线48从螺旋流动路径54的一圈的中心到螺旋流动路径54的相邻圈的中心的沿轴向方向a的圈到圈距离为0.48cm，而第一角度α为75
°
。圈到圈距离可以在0.4673cm
–
0.4927cm的范围内，而第一角度α可以在73
°–
77
°
的范围内。如果图13中不是以横截面示出，那么从螺旋流动路径54的一圈的中心到螺旋流动路径54的相邻圈的中心的沿轴向方向a的距离将是一半、即0.24cm，因为在流动腔室40的另一半上存在螺旋流动路径54。
55.虽然本发明的示例性实施例已经在附图和前面的描述中详细图示和描述，但是这样的图示和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的。应当理解，普通技术人员可以在所附权利要求的范围内进行改变和修改。例如，本发明包括具有来自上述不同实施例的特征的任意组合的进一步实施例。
56.权利要求中使用的术语应被解释为具有与前述描述一致的最广泛的合理解释。例如，在介绍元件时使用冠词“一个”或“所述”不应被解释为排除多个元件。同样，“或”的引用应被解释为具有开放式包括，使得“a或b”的引用不排除“a和b”，除非从上下文或前面的描述中清楚地知道只打算使用a和b中的一个。另外，“a、b和c中的至少一个”的表述应被理解为由a、b、c组成的一组元件中的一个或多个，而不应被理解为要求所列出元件a、b和c中的每个的至少一个，无论a、b和c是否作为类别相关。此外，“a、b和/或c”或“a、b或c中的至少一个”的引用应被解释为包括来自所列元件的任何单数实体、例如a，来自所列元件的任何子集、例如a和b，或元件a、b和c的整个列表。