对流体进行操控的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种对流体进行操控的装置，包括一个可变体积流体储器和一个从流体储器导向一个流体出口的导流管；一个第一流体入口和一个第二流体入口；一个第一探测器；用于探测在所述导管和所述储器之间的流体流；一个第一阀门；用于容许或防止流体从所述第一入口通过所述导管流进所述储器；一个第二阀门，它在第一设定位容许流体从所述第二入口通过所述导管流到所述出口和防止流体从所述储器通过所述导管流到所述出口，在第二设定位容许流体从所述储器通过所述导管流到所述出口和防止所述第二入口通过所述导管流到所述出口；一个第二探测器，用于探测从所述第二入口流进所述导管内的流体流；和一个激励器；用于控制所述第一和第二阀门的运行。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种装置(下称注施机(applicator))，它适宜输送流体填塞物(bolus)，例如液体或气体的填塞物；有时可包含一种掺杂的不连续相，例如固态颗粒，液滴、囊粒(例如胶粒、脂质体、微泡、微球等)和其他类似物。尤其是该注施机适宜将气体填塞物输送到人或呼吸空气的动物(例如哺乳动物、爬行动物和鸟类)的呼吸系统中。更特别的是，该注施机适宜输送超极化气体填塞物。磁谐振成像(MRI)中，采用来自研究目标物内的非零核自旋核的核磁共振信号来产生研究目标物的图像。在常规MRI中，对信号起主导作用的核(成像核)是质子，广泛说来是氢核。MR信号的强度与成像核的不同核自旋状态之间的粒子数差(极化)成比例，这又为玻尔兹曼(Boltzmann)分布所决定，取决于磁场和温度。对于I=1/2成像核，等效极化P0可由下式算出 其近似式为Po≈μBoKT]]>式中Nα为一个自旋状态α(例如+1/2)下核的粒子数；Nβ为另一个自旋状态α(例如-1/2)下核的粒子数；γ为核的磁旋率；h为2π分之普朗克常数；k为玻尔兹曼常数；B0为磁场强度(或磁力线密度)；T为绝对温度；μ为磁芯偶极矩。最近发现，有可能通过将成像核极化到一个高于等效值(对MR成像装置的磁场强度和运行温度而言)的极化值(超极化)来增加MR信号强度。获得超极化的途径之一是3He光泵(例如参见Schearer et al.Phys.Rev.Letters 10108-110，和Eckert et al．Nucl.Instr,and Methods A32053-65(1992))。3He的核自旋I=1/2，这可以在MRI中用作成像核(例如参见US-A-5642625，US-A-5612103，US-A-5545396，WO95/27438，WO97/37239，Song et al．J.Mag.Res.A 115127-130(1995)和Middleton et al．Mag.Res.Med.33271-275(1995))。一般说来在3He MRI中，超极化3He填塞物被输送到目标物的呼吸道中，例如进入气管、肺和蜂窝状空间中，来自3He的MR信号用于产生肺的图像。因为在身体内器官内的自然3He源可以忽略不计，因此来自除呼吸道以外的其他身体区域的信号可以忽略不计。氦原子对氧和氮(为目标物通常呼吸的空气的主要组分)有不同的性能，例如扩散能力，如果3He填塞物不能大大不同于空气而分布到呼吸道，那么理想的状况是空气仅仅占整个吸入量的很小部分。此外，3He填塞物能在呼吸的不同阶段输送，那么可以产生突出呼吸道不同部分，例如蜂窝状空间或气管的图像。再则，生产和供应数量大大高于产生单幅图像所需数量的超极化3He气体是适宜的，这样理想的是，能够采用包含极多气体的极化气体源来制造具有可重复尺寸的气体填塞物。在填塞物尺寸和位置两方面的高水平的再现性对系统性医学研究和案例积累是理想的。因此，就需要一种装置，它可以按规定的体积在呼吸行程中规定的时刻将极化3He填塞物输送到目标物的呼吸道中。本专利技术的一个目的是提供一种对流体进行操控的装置，它包括一个可变体积流体储器和一个从流体储器导向一个流体出口的导流管；一个第一流体入口和一个第二流体入口；一个第一探测器，用于探测在所述导管和所述储器之间的流体流；一个第一阀门，用于容许或防止流体从所述第一入口通过所述导管流进所述储器；一个第二阀门，它在第一设定位容许流体从所述第二入口通过所述导管流到所述出口和防止流体从所述储器通过所述导管流到所述出口，在第二设定位容许流体从所述储器通过所述导管流到所述出口和防止流体从所述第二入口通过所述导管流到所述出口；一个第二探测器，用于探测从所述第二入口流进所述导管内的流体流；和一个激励器，用于控制所述第一和第二阀门的运行。本专利技术的装置即“注施机”主要是用于将超极化气体输送到目标物的呼吸道中，在下面也在此范围内进行说明，然而它也适合象上述一样输送其他单相或多相填塞物，例如液体、固-液悬浮物、气-液弥散物等。然而下文“液体”仅仅指气体，液体流和液体输入等指气流或气体输入等。本专利技术注施机的主要目标是在呼吸行程中引入不同的气体，在这一情况下应在相当程度上避免不同气体的混合。附图中的附图说明图1示意说明用于两种不同气体的器件。一根软管1中先注入第一种气体2，例如空气。随后注入第二种气体3，例如超极化3He，在注入原来的气体4。当在呼吸期间软管内的组分被吸入，假设没有由于扰动或由于流动速度过快而发生相互混合的话，那么这一气体序列就不相混合地进入肺部。根据气体填塞物3在软管内的位置和体积，因而有可能将确定体积的气体放置到肺部中特定部位。本专利技术的注施机可有利地配备一个第三阀门，它用于防止从所述出口流回到所述第二阀门，例如通过将其引导到一个第二出口(例如一个开口)或引导到一个第二储器，例如收集3He以再次利用。该第三阀门优选安置用于防止当目标物呼气和可被注施机控制时的回流，或可以是一个自动地由在出口处的气流所操纵的从动阀门。可选择的是，所述第二阀门可以有一个第三设定位，其中来自出口的气流被防止进入第一储器或到达第二入口，而是被引导到一个第二出口或一个第二储器；在这一布置中所述第三阀门是不必要的。所述第一储器可以是任意的体积可变的储器，例如带有可动活塞(即象在一个注射器中一样)的桶，柔性的包，波纹管等。然而在一个特别适宜的实施例中，储器为一种膨胀式容器(例如用例如塑料制成的折叠式波纹管，优选为不透氦的薄膜或涂有这样一种薄膜的塑料)，它安置在一个刚性的容器内，后者有一个通气孔，第一探测器与此相接。流进或流出膨胀式容器的气体引起相应的气流通过该通气孔，从而容许间接探测和测量流进和流出膨胀时容器的气流。在注施机的一个特别优选的实施例中，流进第二入口的气体来自呼吸器。在这一实施例中特别优选的是第二阀门为第二设定位，来自呼吸器的气流应该再引导来向可变体积储器的外部施加压力，从而从该储器到目标物的气流压力应该与较前或较后的从呼吸器到目标物的气流压力相同。另外优选的是，注施机应包含应该探测器，例如利用差分压力探测器，它探测何时可变体积储器到达其最小体积，据此第二阀门可以回到其第一设定位。在某些场合，或独立地或混合地注施来自可变体积储器的不同流体(气体)是理想的。在这种情况下，应为导管提供另一(第三)入口和另一(第四)阀门，后者防止或容许气流从所述第三入口通过导管和进入可变体积储器。注施机在将这一另外流体通过可变体积储器进行注施的操作可以等同于注施来自第一入口的流体时的操作，也优选设置激励器用于控制第四阀门。在本专利技术的注施机中，激励器的操作优选由控制器根据来自探测器的信号和操作者输入的设定位(例如理想的填塞物尺寸和位置)来控制。这样在一个实施例中，本专利技术提供一种装置，用于将气态物质精确地注施到肺部和呼吸道中，该装置配备下列部件-一个第一入口(203)，用于引入第一种气状物质，尤其是一种有极化原子(原子核)的气体；-一个计量装置(230、231)，它与该第一入口(203)相连接，对要被应用的第一种气态物质的体积进行计量操控；-一个第二入口(301、305)，用于引入第二种气状物质；-一个测量装置(30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对流体进行操控的装置，包括一个可变体积流体储器和一个从流体储器导向一个流体出口的导流管；一个第一流体入口和一个第二流体入口；一个第一探测器，用于探测在所述导管和所述储器之间的流体流；一个第一阀门，用于容许或防止流体从所述第一入口通过所述导管流进所述储器；一个第二阀门，它在第一设定位容许流体从所述第二入口通过所述导管流到所述出口和防止流体从所述储器通过所述导管流到所述出口，在第二设定位容许流体从所述储器通过所述导管流到所述出口和防止流体从所述第二入口通过所述导管流到所述出口；一个第二探测器，用于探测从所述第二入口流进所述导管内的流体流；和一个激励器，用于控制所述第一和第二阀门的运行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特韦勒，巴尔萨泽埃伯利，迈克尔埃伯特，蒂诺格罗斯曼，沃纳海尔，汉斯乌尔里克考克佐，拉斯劳尔，克劳斯马克斯塔勒，厄恩斯特奥滕，莱因哈德瑟考，
申请(专利权)人：诺伯特韦勒，
类型：发明
国别省市：DE[德国]