CN1132498A - 液体输送装置 - Google Patents

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M·C·多义尔
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Abstract

公开了一种液体输送装置(2)和一种输送液体的方法。该装置(2)包括一个中空的气液密封壳体(4)，一个气液密封的柔性隔膜(18，130)。该隔膜具有至少一个旋圈(132)并且被配置在横跨该壳体内部并把该内部分为推进剂腔(36)和液体腔(24)。装置(2)还包括一个液压腔(24)的输出口(28)，及两种在推进剂腔(36)互相发生反应的化学制品(38，40)，两者一接触便发生反应并且形成一种气态推进剂。当气体产生时，该气体膨胀顶靠着隔膜(18，130)，从而对液体腔(24)加压，使该腔所含有的液体通过输出口(28)排出。一个适合用于该装置的安全阀(45)，当该气体压力超过一个预定值时，它允许气体从该装置中逸出。

Description

液体输送装置
发明背景
1.发明领域
本发明涉及一种向病人提供的可控制的输送液体的方法和装置。更详细地说，本发明涉及利用一种由气体压力驱动的输液泵可控制地把液体(最好包括药剂)输送给病人的方法和装置。
2.现有技术水平说明
可控制地向病人输送液体(特别是包含药物的液体)已经受到医疗行业的充分注意。药物注入的概念是：病人在一个给定的相当长的时间周期内能通过静脉注射接受药物。这样就不需要进行重复注射并且产生药物过敏的危险也减小了。人们普遍相信持续的药物治疗通常要比单个药丸治疗有效得多。此外输液泵类型的装置允许病人不必卧床治疗即病人无需被固定在静脉注射(“IV”)支架和袋上。
目前已经有许多种以可控制的流量进行输液(例如药剂)用的产品。一种在商业上十分成功的典型实例在Scancoff等人的美国专利No.5080652中已作了说明。目前在该技术领域中的发展趋势主要集中在不必卧床治疗方面。例如主要供一个病人使用的许多装置已经研制出来。病人可以在一个较长时间内自己把药物输入他或她自己的身体中而无需上医院。
发展的次重点放在公共机构的应用方面(例如在医院中使用)。然而现有技术中的许多装置已经在满足许多公共机构的一个重要需求即长期储存并且可随时使用而保持药物的有效性方面遭到了失败。
某些装置例如上述Scancoff等人的产品被设计成准备好后不久立即使用。使用时先将该装置充满要输的液体，然后通常通过一个静脉注射管与该病人相连接，药物就通过该特殊装置的液体流动和测量元件注入病人身体中。例如在上述Scancoff等人的装置中，液体从该装置中通过用弹性线制成的隔膜的作用而被分配或输送出来，该隔膜把含有药物的液体从装置中推出到病人身体中。这种结构例如可以在Apperson等人的美国专利No.5106374中看到。
这类产品虽然对于那些需要马上把药物注入病入身体中的情况是适用的，但却不适用于准备好的药物经长期储存后再使用的情况。例如在那些已将药物或其他液体在一定压力(可从压缩空气或受力的弹性隔膜获得)作用下充入用作长期储存的装置中，该压力往往会由于弹性材料的弹性丧失或该压缩空气与该液体发生反应或从该容器中泄漏而降低。此外这类产品通常需要结构复杂的阀来保持液体处于压力作用下并且防止其泄漏，这样就大大增加了单个产品的成本和复杂程度。
其他一些装置试图通过当需要用该装置时才对液体进行加压的办法来防止这些问题的发生。但是这类装置比较笨重并且不便于使用。它们通常需要一个外部加压源，诸如连接在一个二氧化碳筒或其他外部气体发生装置上。然而获得这种装置并把它连接到该输液装置上以及等待加压过程的完成都需要化费许多时间。在急切需要药物的情况下，时间的延迟可能会给病人带来严重的危险。
现有技术还试图通过利用化学制品之间的反应(它们一接触就会产生气体)来现场产生气体。这种结构例如可以在Baron的美国专利No.3023750中看到。然后把所产生的气体用来迫使液体从输送袋注入病人身体中。但是该发明的缺点在于不能提供对注入的控制，而这对于输液来讲是很重要的。并且其气体产生速度很快也会引起流速过快和压力太高。
在喷射型容器的各种专利中公开了利用化学反应所产生的一种气溶胶形式的气体作为推进剂来驱动容器中的一种液体组分。为了防止装置中的反应剂耗尽，可把例如小片反应剂放入几个密封袋中。如果超出规定时间，这些袋将顺序地溶解以引起新的反应，产生更多的气体来生产气溶胶。但是，这种技术用于输液是很不合适的。因为人们已经发现在该容器内的压力有很大的波动，这就使这些发明不适合用于输液。
因此，提供一种准备好能随时使用并且具有一个较长的储存寿命而无需加压的液体输送装置(特别是用来分配药物的液体输送装置)是有利的。这种装置将很少或没有药物或其他液体泄漏或压力势损失的可能性。另外，提供一种可用来快速而方便地产生一种能使被输送液体以可控制的方式(当如果需要时)输送的气体推进剂的装置是有利的。
本发明提要
本发明是特别适合用来满足医院和其他公共机构的要求的装置。这些机构所需要的产品应能在一个较长的储存期限中一直保持液体(例如药剂)呈有效状态而且没有泄漏或损失其快速、充分的分配能力，同时该产品应能被快速起动工作而无需辅助设备(例如加压气瓶)来完成该起动。和现有技术的各种装置不同，它们必须在开始时由辅助设备来起动(并且其储存期限短)或需要复杂而且费时的起动方法，而本发明装置在长储存期间内可以保持惰性并且随时可以使用，无论何时需要都可以快速而方便地起动。
本发明的一个方面的内容是提供了一种用来可控制地输送液体的装置，包括一个由一对密封的外壳组成的空心壳体，这对外壳沿一条密封线相互密封地连接在一起，该壳体有一个内部，一个具有周边边缘部分和至少一个用于其膨胀和收缩的旋圈部分之不透流体的柔性隔膜，该隔膜配置在该壳体内部并且把一个液体腔与一个推进剂腔分开，一个在该壳体上的用来在该液体腔与该壳体内部之间提供流体连通的输出口，第一和第二化学制品分开配置在该装置中，该第一和第二化学制品互相反应并以下述方式配置，即它们基于接触而与该推进剂腔相连通，并且以一种可控制流量的方式起反应而产生大量气态推进剂，从而对该液体腔加压使液体通过该输出口输送出去，以及一个开始时把该第一和第二化学制品分隔开的可打开的隔离件。
在本装置的一个最佳实施例中，该隔膜的周边边缘部分被夹持在该对外壳的底面之间。在另一个最佳实施例中，每个外壳具有一个从该底面伸出沿径向配置的法兰，该对法兰互相配合在该对外壳之间形成该密封带。该隔膜的周边边缘部分被夹持在外壳的底面的法兰之间。在另一个最佳实施例中，该隔膜具有一个至少约为该壳体内部的表面积的一半的表面积。在化学制品发生反应之前，该隔膜基本上配置在该推进剂腔内部；在化学制品基本完成反应以后，该隔膜基本上沿液压腔的方向位移。
最好该第一化学制品是一种柠檬酸溶液，该第二化学制品是一个固体碳酸钠的小圆柱块。该可打开的隔离件包括一个装有柠檬酸溶液的容器，打开该容器允许柠檬酸溶液与碳酸钠相接触。
在一个最佳实施例中，该装置还包括第三化学制品，该制品用来减慢在第一和第二化学制品之间的反应速度，因此使气体产生的速度受到控制。该第三化学制品最好是一种添加到碳酸钠块中的一种填充剂。在另一个最佳实施例中，该装置还包括一个封装隔离件，它用来限制该化学制品之间的接触，从而减慢化学制品间的反应速度。最好该封装隔离件包括一层涂敷在该碳酸钠块的一部分上的疏水材料。在又一个最佳实施例中，该第一和第二化学制品通过一个气体可通过的疏水材料与推进剂腔相互隔离。该疏水材料是一个多孔聚合材料的薄板，或一种聚丙烯材料。在一个最佳实施例中，该疏水材料包括具有一个内壁的第一袋，第二袋和第三袋在其上面通过反向封闭的方式成形。该第一化学制品装在该第二袋中，该第二化学制品装在该第三袋中。
在本发明的又一个最佳实施例中，该装置还包括一个配置在该输出口的可自动开关的阀。该装置还包括一个与推进剂腔流体连通的安全阀，该阀用来当化学制品之间的反应所产生的压力超过某个预定值时允许气体逸出。最好该安全阀包括至少一个通道与该装置的内部和外部相流体连通并且在该通道中设置一个阀。该阀对该装置中的气体压力的反应可使当气体压力超过一个预定值时，气体就可以通过该通道逸出。最好该阀是弹性体的。
在一个最佳实施例中，本发明装置还包括配置在该阀中的一根阀杆，该阀杆延伸到该通道中以便在气体压力的第一范围中阻止气体从该通道逸出到该装置的外部，并且在气体压力的第二范围中限定一个气体流动通路，气体可以通过该通路流到装置的外部。最好该气体流动通路在阀杆与该阀之间形成。在该阀和阀杆之间形成的气体流动通路是随着气体压力超过一个选定值时由于阀的变形而形成的。
在一个最佳实施例中，该装置还包括用来压缩该阀以便校准气体通过该通道逸出时的压力值的装置。用来压缩该阀的装置最好是一个孔塞或螺钉。
本发明的另一个方面的内容是提供一种产生气体的方法，该气体用来从具有一个液体室和一个气体发生室的第一容器中可控制地输送液体，包括在该气体发生室中以下列方式分别提供第一和第二化学制品：使该化学制品最初由一个能打开的隔离件所隔开，而当它们之间发生接触时，化学制品就发生反应并以可控制的速度产生气体，打开该隔离件从而使化学制品之间相互接触并且发生反应以产生气体，以及把该气体与一个封闭的空间相连通，使所产生的气体压力用来驱动该液压室的液体。最好该化学制品的至少一种制品还包括一种基本上不起化学反应的填充剂，该填充剂用来使化学制品相互发生反应的速度减慢，因而控制了气体产生的速度。在一个最佳实施例中，一个封装隔离件用来限制化学制品之间的接触，因而减慢了它们的反应并且控制了气体产生的速度。最好该封闭空间中还包括一个安全阀。
本发明的又一个方面的内容是提供了一种用来减少流体输送装置中的气体压力的安全阀，包括至少一个与该流体输送装置的内部和外部流体连通的通道以及一个设置在该通道中的阀，该阀对该装置中气体压力的反应可使当气体压力超过一个预定值时，该气体可以通过该通道逸出。最好该阀是弹性体的。
在一个最佳实施例中，该安全阀还包括配置在该阀中的一根阀杆，该阀杆延伸到该通道中以便在气体压力的第一范围中阻止气体从该通道逸出到该装置的外部，并且在气体压力的第二范围中限定一个气体流动通路，气体可以通过该通路流到该装置的外部。该气体流动通道最好在该阀杆与阀之间形成，并且最好是由于气体压力超过一个预定值时而发生的阀的变形而形成的。该安全阀最好还包括用来压缩该阀以便校正气体通过该通道逸出时的压力值的装置。用来压缩该阀的装置最好是一个孔塞或螺钉。
本发明的又一个方面的内容是提供了一种用来减少液体输送装置中的气体压力的安全阀，包括一根阀杆，至少一个通道与气体发生腔和阀杆相流体连通，一个弹性阀安置在该阀杆上以便在气体压力的第一范围中阻止气体从该通道流到该装置的外部，并且在气体压力的第二范围中限定一个气体流动通路，气体可以通过该通路流到该装置的外部。
本发明的又一个方面的内容是提供了一种用来减少液体输送装置中的气体压力的安全阀，包括一个具有一个孔的阀体，至少一个通道与一个气体发生腔和该阀体中的孔相流体连通，一个安置在该孔中的弹性柱塞，用来把弹性柱塞压入到该孔内的装置，该柱塞的压入应能使随着气体压力超过一个预定值时，由于该柱塞的变形而在该孔与柱塞之间形成一个气体流动通道。该选定的压力值最好为每平方英寸10磅。最好用来压缩该柱塞的装置是一个孔塞或螺钉，该孔塞可以与该阀体结合成一个整体。
本发明的又一个方面的内容是提供了一种用于流体输送装置的隔膜，该隔膜在其表面上至少具有一个旋圈，当温度或压力变化时该旋圈能防止隔膜发生变形。
发明简介
图1是示出碳酸钠(Na2O3)和柠檬酸(C6H8O7，2-羟基-1，2，3-丙烷三羧酸)在下列三种不同反应条件下的压力随时间而变化的曲线图：(i)片(粒)状碳酸钠，(ii)与某种填充剂结合的片状碳酸钠，和(iii)与某种填充剂结合并在其上部和下部覆盖有常温硫化(RTV)的硅酮粘合密封剂的片(粒)状碳酸钠。
图2是本发明用来制备可控的反应剂的一个最佳方法的示意图。
图3至图6是该装置的一组剖面图，图中示出了该装置的初始情况以及在对所含液体进行加压和输送期间的各阶段时的情况。
图7是示出该装置部分结构的另一种形式的剖面详图。
图8A和8B分别示出了该装置的一个顶盖以及该顶盖与一个液体分配管在使用中的状况。
图9示出了在用来控制液体流动和对液体进行过滤的液体流出管路中的典型元件。
图10是示出该化学容器的另一个实施例的部分剖面图。
图11和12分别为本发明装置的另一个实施例的透视图和侧剖视图。
图13和14分别示出了该装置的用来连接该装置的两个对半件和固定隔膜的另一种装置的部分剖面图。
图15是本发明装置的另一个实施例的剖面图，图中示出了化学制品容器和一个可任选的安全阀的另一个实施例。
图16和17分别示出了本发明装置的另一个实施例的侧剖视图和顶剖视图，每个图都沿其中线剖开。
图18和19是沿图16的截面18-18剖开的本发明最佳装置的侧剖视图。
图20是本发明最佳安全阀的示意图。
图21是示出该流量随时间而变化的曲线图，这是通过在一个使用了与图1(iii)有关的反应剂和图20中的安全阀的装置所得到的。
图22是用于本发明液体输送装置中的最佳隔膜的顶视图。
图23是图22中隔膜的侧视图，图中示出了沿该该隔膜周边上的旋圈。
图24是本发明安全阀的第二个最佳实施例的侧视图。
图25是图24中安全阀的侧视图，图中示出了设置在该阀杆上的安全阀。
图26是图25所示安全阀的侧视图，图中箭头表示过剩气体在该阀的下方逸出。
图27是本发明安全阀的第三个最佳实施例的侧视图。
图28是图27中的安全阀的顶视图。
图29是图27中的安全阀的侧视图，图中示出了位于该壳体开口内的柱塞。
图30是图29中的安全阀的侧视图，图中示出了该孔塞压缩柱塞以校准过剩气体的逸出。
图31是本发明安全阀的第四个最佳实施例的侧视图。
图32是图31中的安全阀的侧视图，图中示出了位于壳体孔中的柱塞以及止动螺钉压缩柱塞以校准过剩气体的逸出。
最佳实施例详述
我们惊奇地发现制造一个能提供随时间变化的受控制的液体输送装置是可能的，该装置可随时使用并且具有一个长储存期限而无需加压。因而此装置的药剂或其他液体的泄漏或装置压力势的损失的可能性极小。本发明装置又另外提供了一个可快速方便地产生气态推进剂的装置，当(或如果)需要时，可使液体以受控制的方式输送。
能取得上述优点的本发明主要方面是由于使用了能放出气体的受控制的化学反应而产生的。当需要时该化学反应可以通过该装置的一个操作人员起动。该产生气体的反应在一个容器内发生，该放出气体在与该气体放出反应相隔离的液体上作用一个压力。因为通常用于该产生气体反应的化学制品或从该反应产生的副产品都是有毒的和/或不希望给病人注射的，所以最好(实际上这需要进行论证)该气体放出反应应该与注入病人身上的液体分开。应当指出，在两种情况下作用在液体的压力将迫使液体以一定的流量从孔中流出，该流量是与气体放出反应成比例的。
现在参看图1，图中提供了示出碳酸钠(Na2CO3)和柠檬酸(C6H8O7；2-羟基1，2，3-丙烷三羧酸)在下列三种不同反应条件下的压力随时间而变化的曲线：(i)片状碳酸钠，(ii)与某种填充剂相结合的片状碳酸钠，和(iii)与某种填充剂相结合并覆盖有常温硫化(RTV)的硅酮粘合密封剂的片状碳酸钠。
在每种反应中，7.5g/15ml(2.5M)的柠檬酸溶液与2.72g(0.025M)的碳酸钠起反应。此外在每种反应中的碳酸钠都用压片机压成一个环形圆柱块(如图2a中所示)。在第二种反应中，在制成环形块以前，应先将15％重量百分比的填充剂聚乙烯吡咯烷酮(PLASDONE，可以ISP Technologies，Inc.，Wayne，NJ购得)加入该碳酸钠中。在第三种反应中，应准备与第二种反应相同的含有碳酸钠和15％的重量百分比的聚乙烯吡咯烷酮的环形块。该块具有在反应(i)和(ii)所用的相同几何形状，但把一种常温硫化(RTV)的硅酮粘合密封剂施加于该块的上面和下面，以减少可能受到柠檬酸溶液作用的碳酸钠和填充剂的表面积。在该特殊的反应中，RTV用的是PERMTEX，可从LoctiteCorporation，Cleveland，OH(Par No.66B)购得。
为了进行这些反应，使用了一个便于液体在其中排出的可密封的容器。该容器由一个封入某种液体的第一容器组成。此外该容器中还有一个装有柠檬酸溶液的第二容器。因此当该块没入第二容器中的柠檬酸溶液中时，在第一容器中的液体将发生移动，它的流量和压力随时间的变化可以测出。
即便在这个很基础的试验中，应该理解，如果不使用控制剂(即在反应(i)中碳酸钠纯与柠檬酸溶液起反应)，液体将以很快的速度在输液泵中进行的有效反应的早期阶段中被压出来。然后该反应的速度降低并且流量也变低。因此输液泵必须提供比较恒定的流量对时间的关系。但这种关系在反应剂进行净反应时是不能获得的。
相反，使用了控制剂，组分配置和/或控制机理可以用来使所产生的流量或压力随时间而变化的曲线变平，如我们从反应(ii)和(iii)的结果中看到的那样。
本发明打算使用各种各样的控制剂。实际上可以用来限制在反应剂之间的接触的任何材料、形状中封装物都能作为实现本发明目的控制剂使用。例如前已述及，填充剂是很有效的，诸如聚乙烯吡咯烷酮(即PLASDONE，如上述)，聚乙二醇(即PEG400，可以Olin Corp.，Stamford，CT购得)和聚乙烯醇(即PVA 205S可从Air Products，Allentown，PA购得)。同样，还有大量赋形剂或载体可以用来减慢这类化学反应的速度。
此外，各种形状或者封装物也能够用来限制气体从这类反应中的生成速度。例如反应剂可以部分封装在一种完全或部分不溶解的材料中，从而使该反应剂只能以一个有限的表面积可用来起反应。这是通过使用RTV密封剂在一个最佳实施例中完成的，但是应当指出，其他不溶解材料例如蜡、金属管和类似材料也都可以用来取得同样的成功。
此外，应当理解，部分化学制品的反应速度可以调整，以满足用户的具体要求。换句话说，通过以一个预定方式来安排或使化学制品接触，就能产生一种压力曲线。例如该压力曲线可以从设计成以较慢的初始流量使液体从泵输出的初始曲线开始，其后该曲线再增加到以增加了的第二流量来输送液体。这对于某些应用场合，例如癌的化疗制剂的输送是有利的。多级液体输送可以通过预定能实现该曲线的理想压力曲线和化学反应剂的组成或接触的设计来实现。
从几个简单的实施例中还可以理解，通过使用本发明来制造能以各种预定的不变流量输送液体的泵是可能的。根据本发明作出的泵可以制成的泵流量从低至或低于2毫升/小时至200毫升/小时。最佳流量范围约为5、10、15、20、50、100、150或200毫升/小时。所以泵可以制成能装足够化学反应剂而只有一种5或10毫升/小时的液体流量的泵。或者，泵也可以同样制成能提供15或20毫升/小时的流量。
为获得理想的流量所需要的反应剂的具体数量取决于具体选定的反应剂以及所希望的压力和/或流量曲线。该数量也可以通过技术上一般熟练的人根据本发明说明出凭经验决定并且无需进行过多的试验。
以本发明关于可控制地产生气体的机理作为背景，下面我们将转向对该装置进行讨论，该装置中装有产生气体的反应剂和要输送的液体，当反应开始时它能以下列方式进行工作，即该液体能以受控、安全并且无菌的方式从该装置中抽出输送给病人。
先看图3，一种能达到本发明上述目的的这类装置参照附图便能理解。装置2最好由壳体4组成。壳体4可由任何适当材料制成，它可以是刚性的或柔性的，并且也可以是基本上柔性的材料例如在用来制造IV袋的情况下的材料。可以理解，制造壳体4最好用基本上刚性的材料，因为该壳体很少有机会发生破裂或讨厌的膨胀，寿命较长。然而基本上柔性的材料也能起同等的作用。况且，这类材料还有利于配置在另一个外壳体中以取得支承并可减少对破裂、膨胀或寿命的担心。
在图3所示的实施例中，壳体4是用基本上刚性的材料制成并且方便地制成两个对半件6和8。壳体4可以使用任何方便的形状，例如图3～6所示的近似的球形(因此对半件6和8基本上为半球形)，带有圆形边缘的圆柱形(如图11～13中所示)，或者具有圆形边缘和拐角的矩形或立方形(如图16～17中所示)，只要该形状能使容器在使用后基本上把所装液体都分配出去，只有很少或没有液体留在容器里并且该装置所需要的外形当该装置受到加压时仍能保持不变就行。
本文为简便起见，当讨论主题同样适用整个壳体4时，参看的壳体4将包括对半件6和8。当讨论单个对半件6和8时，将会分别把它们标出。总之本文对技术熟练的读者将尽力表达清楚以供参考。
对半件6和8通常具有相同或基本上相同的形状和容积。应该避免把对半件做成显著不不同的形状或容积，因为隔膜18的运动和所装液体的有效分配都将会由于这种显著不同的形状或容积而受到妨碍或阻止。隔膜18是一个柔性件，当液体充满时，它主要膨胀到下对半件8内，当气体产生反应迫使液体通过装置2的颈口28时，它就延伸进入上对半件6中。因此，隔膜18的膨胀和延伸一定不能受到妨碍，液体才能从该装置输送给病人。以后将会知道，这个功能要通过各种各样的材料和结构才能实现，这在下文中还要更详细地叙述。
对半件6和8可以通过任何方便的密封装置在它们的邻接周边处相连接。在图3～6和11～12中，该密封装置就是对置的径向法兰10和12，而法兰10和12又被环形槽14锁紧在一起(在图11～12中未示出)。在图13和14中又示出了另外的密封装置，其中一个法兰表面上的伸出部分与另一个法兰表面上的对应部分相互配合或重叠，并把该隔膜固定在该两法兰表面之间。最好该伸出部分和对应部分连续地围绕法兰表面上。例如，可以是如图13中所示的环和槽结构，其中环11从法兰10的表面伸出并且与法兰12上的对应的环槽13相配合，或者可以是如图14中所示的周边公件-母件配合，其中从法兰10的周边边缘伸出的环形凸出部分15沿着法兰12的外周边表面上延伸。环形肋17(在图14中法兰14的压缩位置的部分剖视图中示出)帮助该隔膜固定就位并且加强了法兰的密封作用，因此在法兰之间的接缝中没有液体漏出或减压的情况发生。
法兰可以用任何方便的密封方式相连接。如果需要可以把密封装置卸下，因而该装置可以重复使用，其办法是先将装置拆开并且消毒(如果需要可以更换隔膜)，然后再重新装配并将新的液体和新的推进剂化学制品注满。围绕法兰相互间隔一定距离的螺栓、夹子或其他机械紧固件可用来拆卸密封装置。例如图3～6中所示的实施例中装有一个环形槽件14用来把两个对半件6和8连接在一起。或者，如果密封装置不需要卸下，该装置的两个对半件可以通过施加在法兰上的适当的粘结剂进行密封，或者通过机械的或加热装置诸如超声波或加热焊接该法兰的配合表面进行密封。例如在图7所示的实施例中，法兰10′和12′每个上面都有一个小台肩(分别以56和58表示)，它们的对置表面紧密地相贴合。然后可以通合粘结剂60或者超声波焊、加热焊或摩擦焊等方法围绕壳体4形成了一个紧密的环形密封。粘结剂施加或超声波焊或加热焊的位置只能在A处(图13和14)进行，或者该配合面的结构形状具有较大的接触表面积可用来进行粘结或焊接(如图7所示)。本行业技术熟练的人可以容易地决定为达到预期目的而应使用的适当的密封方式。
壳体4具有不透气体和液体的薄壁16，通常它是刚性或半刚性的。一般它用塑料、聚合物或硬橡胶制成，应根据该材料与所装液体的相容性来选择具体的结构材料。当所装为液体药剂时，壳体4应该用能被消毒(通过加热、化学处理或其他方法)并且对该液体药剂是惰性的材料制成。
该壳体材料可以是透明的以便看见壳体内的液体，或者也可以半透明或不透明的。如果它是透明或半透明的，还应对它进行着色或进行化学处理以避免对所装液体的光分解。许多合适的材料中含有紫外线光稳定剂或阻滞剂，它们能保护壳体内所装液体不受光分解。这种材料的特性在本领域技术文献中有很多叙述，例如请参看Rubin，Handbook of Plastic Materials and Technology(John Wiley & Sons，Inc.(1990))and Morton“Rubber Technology”(3d ed.，Van NostrandReinhold Co.(1987)).那些本行业技术熟练的人可以毫无困难地为本装置的各实施例和各种用途选择合适的材料。
在壳体4内有一个柔性的隔膜18，该隔膜也是不透气体和液体的，它的形状最好能与对半件6或8中的一个的薄壁16的内部表状相匹配。如上所述，当液体充满时该隔膜主要膨胀到下对半件8内，当气体产生反应迫使液体通过装置2的颈口28时该隔膜就延伸进入上对半件6中。因此隔膜18的膨胀和延伸一定不能受到妨碍，液体才能从该装置输送给病人。
隔膜18的表面积通常应该大于对半件6和8中任何一个的表面积(如果两个对半件尺寸不同，则应大于其中的大者)，因为该隔膜还有一个周边面积20要留置在法兰10和12之间，最好该隔膜还具有某种程度的打褶，以提高它在气压作用下在该装置中移动的能力。
在如图22和23中所示的本发明隔膜的最佳实施例中，隔膜130沿其周边134有许多旋圈132。这些旋圈132提供了可允许隔膜130收缩的附加表面积，这种收缩是当加热消毒该装置时发生的。通过提供该附加表面积，旋圈132防止了消毒时隔膜130的收缩和伸长以及随之而产生的损伤或失形。此外该外形还可保证隔膜130即使在发生收缩以后仍能严格地适合该装置，从而消除了该装置在使用时内部留有残留液囊的可能性。这种外形还减少了由于气体发生所产生的压力而作用在隔膜130上的应力。这就防止了由于作用在隔膜30上的压力增加而使隔膜130发生破坏和撕裂。
本发明隔膜可以是单层材料，如图3～7所示。但它最好由两层或更多层材料组成，如图14～15中所示。多层材料可以提供较大的安全系数，因为在单层隔膜中的一个裂缝成小孔将使液体泄漏，而多层隔膜的一层中即使出现了一个裂缝或小孔，余下的完整层仍能可靠地留住液体。此外，由于隔膜必须具有一定的厚度以承受气体压力，单层隔膜必须一层就具有该总厚度，从而使它的柔性小于同样总厚度的多层隔膜，因为互相分离的几个较薄的单层的柔性更好。
下面将要述及，多层隔膜的各独立的单层最好只在其周边结合在一起，从而在气体压力作用下使隔膜运动时，各单层可以彼此相对自由地滑动，因此该隔膜作为一个整体能随着气体压力的作用而容易地横跨在该装置内部弯曲变形。
隔膜18可以用各种聚合物材料制成，包括各种软质塑料和橡胶。正如壳体材料一样，合适的隔膜材料的性能在本领域技术文献中已有广泛的叙述，包括前述Rubin和Morton文中，因此在选择合适材料方面也不会发生困难。当受弯曲时，最好隔膜具有较小的弹性，因为该隔膜要推动液体经过壳体的内部。如果弹性太大，隔膜将不规则地伸长，某些液体就可能被密封在该已伸长隔膜的褶皱内。
最初，隔膜18被定位于(或膨胀进入)对半件8内，如图3所示，因此它基本上覆盖在该对半件的内表面上。待分配的液体22被装在一个“液体腔”中，即指壳体4的内部24这部分，它是以对半件6的壁16的内表面和当隔膜靠在对半件8的壁16的内表面上时的隔膜1 8的对应表面为界的。颈26形成在对半件6上(最好在该件的壁16的中心)。颈26与输出口28相通，液体通过该输出口分配出去，这在下面还要说明，如果需要可以在颈26上装一个单向阀49(图15)以便即使当输出口28没有盖上时也能阻止任何液体的流失。通过把一个管件或相似物体穿过颈26(以与图8B中所示的相同方式)即可将该单向阀49打开。
该装置将包括某种形式的隔离件以便开始就把两种反应的化学制剂分隔开来。在图3～6所示的实施例中，该隔离件就是采取一种气体可通过而液体不可通过方式的容器30。容器30可以(但非必须)被放在与输出口28完全相反的位置上。从图3～6可见，容器30被放在对半件8的壁16上形成的槽32中。或者，容器30也可以完全放在对半件8内，该容器在图10中以30′表示。但是后面这种结构最好少用，因为这将使容器30的打开很困难，这在下面还要说明。
隔膜18位于液体22和容器30之间，在壳体内部隔膜18一侧与液体22相对置处的空间包括一个“推进剂腔”推进剂气体将在该腔中形成，这在下面还要说明。如果需要在隔膜18的中点附近可作出一个小凹陷34，其用途下面将说明。隔膜18和对半件8的壁16的一部分共同构成了腔36。容器30可以或在腔36中或者与该腔相邻接，如图3和10中所示。
把液体22从壳体4的内部24中排出所需要的驱动力通过由两种化学制品的反应生成的大量气体来提供，如上所述这两种化学制品直到需要气体形成的时刻到来以前一直保持互相隔离状态。参看图3～6中的实施例，两种化学反应剂的一种开始时将装在容器30中。为说明方便起见，本文把装在容器30中的化学反应剂有时称为“第一”反应剂，而把另一种开始时与容器30相隔离(或就在容器30内隔离)的化学反应剂称为“第二”反应剂。两种化学反应剂对于隔膜18、壳体4和容器30都必须基本上是惰性的，并且在产品的预期的整个储存期限和使用期限内性能都是稳定的。它们还将在周围环境条件下能被容易和可控地相互反应，最好是一接触就发生反应。
在一个最佳实施例中，两种反应剂中的一种可以是碳酸盐或碳酸氢盐化合物，最好是Na2CO3(其某种商品形式称为苏打粉)和CaCO3；像NaHCO3这样的化合物也可以使用，但用户必须小心地使它们保持在某个它们将呈现严重分解的那个温度以下(例如NaHCO3，当温度高于45℃时就开始放出CO2气体)。在该同一个最佳实施例中，该另一种反应剂最好是无机酸、酸酐或酸盐。各种典型的最佳实例是柠檬酸、醋酸酐和硫酸氢钠。强酸如盐酸和硝酸或者弱酸如醋酸酐也可以使用。
两种反应剂的最佳组合是碳酸钠和柠檬酸，它们都十分稳定而且两者一接触就起反应放出CO2气体。在大部分情况下，把那个反应剂看作第一反应剂和把那个反应剂看作第二反应剂是无关紧要的。但是通常可以理解，两种反应剂中的一种是液体(或溶液)，而另一种反应剂或是固体、液体或是溶液。这种组合有助于保证两种反应剂能互相混合并产生反应。或者一种反应剂本身可以是一种液体，或者两种反应剂中的一种可以在载液或溶剂(最好是水)中溶解或分散。在一个最佳实施例中，柠檬酸溶液和固体碳酸钠被用来产生气体。所以对于那些在本技术领域熟练的人来说，完全能够根据便于输送、反应速度以及对该装置的其他材料的惰性等性能容易地选择或指定要用的具体材料。但是如上所述，本发明的关键方面是可控制地释放气体。在图1中，当一种控制加入到两种反应剂中的一种内时，可以看到液体输送差不多是按照线性进行的。
最好这两种反应剂彼此一接触就能充分反应，但是在反应剂的反应速度或产生气体较慢的场合，还可以包括一种催化剂(作为第三组分)来促进或加速这种反应。但这样做不是最好，因为这将使该装置变得复杂并且增加成本。开始这种催化剂将被单独配置给这两种反应剂中的某一种或另一种，并使所选定的这种配置能使该催化剂与它所接触的单个反应剂过早发生反应的可能减至最小。
在一个最佳实施例中，该装置包括一种液体反应剂和一种固体反应剂。液体反应剂40通常保持在腔36中。容器30中的反应剂38可以或者是液体形式或者是干燥形式并且通常是以干燥粉末、小粒或者一个或多个疏松的药丸的形式以提供一个扩大的表面积，以增加接触和反应的速度。
在该装置投入使用以前可用来隔离化学制品38和40的隔离件有好几种形式，这些隔离件应能被突破以便使该化学制品互相混合而产生气体42。在隔离件为容器30的场合，它可以用易碎材料例如薄玻璃或薄易碎塑料制成，这类材料很容易破碎以使化学制品互相混合。例如，如果壳体在槽32区域的材料具有某各程度的柔性并且容器30的尺寸紧靠在槽32的内壁上如图3所示，通过简单的用手指的压力作用在槽32外侧的一个适当的挤压将使容器30发生破碎而允许该化学制品互相混合。
在图10所示的另一种结构中没有槽32，容器30′位于腔36中，一个小型的橡胶半密封隔膜或橡胶密封圈44穿过对半件8的壁16被固定，因此一个长的尖锐物体例如一根针就可***密封圈44与容器30′接触并使它破碎。
另外一个实施例示于图15中，其中槽32的底部采取柔性盖或圆帽23的形式，该帽的内侧装有一个销针或类似的冲孔装置25。隔离件采取可穿孔的隔膜27的形式，该隔膜跨接在槽32的圆帽部分23的底面上固定，从而在该帽的下部形成一个液体密封腔29，开始液体化学制品40保持在腔29中并且与位于槽32的剩余部分的另一种化学制品38相隔离。当用户的手指压下该柔性圆帽23时，销针25就穿入并刺破隔膜27，此时液体化学制品40就流进槽32的剩余部分与容器30中的另一种化学制品38(此处所示为圆柱块形)相接触，从而引起气体产生反应。如果需要，多孔泡沫橡胶或类似的液体保持和分散装置31可用来使液体化学制品40以一种直接和可控的方式流入容器30中。具有许多小孔的屏蔽物或多孔板35可以用来保持固体化学制品在容器30中，但允许产生的气体42自由地从槽32中流出并与隔膜18相接触。
在图10所示的另一个实施例中省去了一个容器并且把第一化学制品38′装在一个单独的注射器46中，用针48可***隔离件44(以隔膜或橡胶密封圈的形式)中，从而使液体化学制品40能射入在腔36中的另一种化学制品38中。这种构形不是最好，因为它需要两个单独的零件(虽然它们可以合在一起作为一个单独的密封装置)。此外，与图3中只具有一个简单的可破碎的容器30相比，该方案不能很快投入使用。
从图15～17可以清楚看出，开始时装有化学制品的推进剂腔36的这一部分和与隔膜18相邻接的并在其中产生气体的这一部分之间可以彼此相隔较近或相隔较远。在这种情况下，该两部分(以36a和36b标号)可以通过导管51相连接，以便使化学制品反应发生的气体与隔膜18相接触。该导管可以是一根管子如图16和17所示，或者可以采用网目孔径的形式如图15所示。
钩或孔可以用来把装置2挂在医院的杆上或类似的吊钩上。如果吊钩35同图10所示结构一起使用，隔膜44的位置应不妨碍吊钩35。
该装置还可以有一个刚性裙罩47，该裙罩可用来把该装置贮藏在架子的一个固定位置上并且可以保护槽32或圆帽23免受能引起隔离件27突破和该装置偶然驱动的意外接触以及保护安全阀45(如果有的话)免遭损坏。
从附图中可以对本发明的工作情况看得很清楚。首先将隔离件(例如容器30或隔膜(未示出))突破，使液体化学制品40快速流入容器30的内部与化学制品38相接触并发生反应(如38处所示)。如上所述，这种突破可以是容器30的破碎，如图4～6所示，因此液体化学制品40就通过孔50流入已破碎的容器30中。或者如图13所示，这种突破可以是对位于两种化学制品之间的隔膜的穿孔。在图13所示的实施例中，作用在圆帽上的压力不但使隔膜被穿孔，而且迫使液体化学制品40与另一种化学制品38接触，因此增大了化学制品40的自然流动的趋势。当该装置在其正常流动受到限制或阻止的下方或侧向位置上设有槽时，这种强迫是有利的。
在化学制品38和40之间的反应导致气体42的快速放出，该气体开始以气泡形式通过液体。在图4的情况下，两种化学制品38和40之间的反应刚刚开始，还没有足够的放出气体42能使隔膜18运动。随着气体42的不断形成，它经过液体并开始集聚在隔膜18的下面。当更多的气体放出后，它就使隔膜18运动，因而隔膜18就沿着槽32与输出口28之间的壳体4的径向轴线作均匀的移动。如上所述，隔膜中点附近有一个凹陷可能是需要的，开始放出的气体可以集聚在该处，由于凹陷34引导着运动使隔膜18的中部首先运动。接着发生的运动的3个阶段示于图5中，隔膜18在每个阶段中分别以18a、18b和18c表示。随着气体42连续不断地放出，使隔膜18延伸或膨胀出壳体8而进入壳体6的内部，其位置图中以42a和42b表示。隔膜18的运动迫使液体从输出口28和输出管52流出，图中以22′并用箭头54表示。当反应剂继续反应时，腔36中的小量液体仍留在该装置的下部，图中以38″表示。
从装置2分配液体22的结果示于图6。此时在两种反应剂38和40之间的反应已经完成。壳体4的整个内部容积此刻已被析出气体42所充满，隔膜18已整个移到对半件6内壳体4的对置端，图中以18d表示。小量剩余液体留在管52中，图中以22′表示，用户可随意把它们排出或废弃。不难看出，由于壳体4通常是球形，处在18d位置的隔膜已基本上迫使全部液体22流出壳体4，几乎没有液体还保留在小坑、裂缝、拐角或其他储液构造中。此时可以将装置2从管52上卸下并且扔掉。
装置2的装配是简单的。在图3～6所示的实施例中，首先把第一种液体或干式反应剂充满于容器30中然后把该容器密封。然后把容器30放入对半件8(如果有槽32最好放在其中)。然后把第二种反应剂40(或在液体中)放入靠近容器30的对半件8的下部并且把隔膜18覆盖在对半件8的内表面上，从而把液体化学反应剂40保持在腔36中，该腔在隔膜的后面形成。凹陷34(如果有的话)通常或在该隔膜制造时形成或者在它放入对半件8中时形成。然后把对半件6对准放在对半件8上，并把隔膜18的周边的边缘压紧在法兰10和12之间，然后对壳体4进行消毒、关闭和密封(如图3或7中所示)。但是也允许对装置2先进行关闭、密封然后再消毒。此时装置2就随时可以准备充入药剂或其他液体。
在图13～17中所示的实施例中，液体反应剂40先被放入圆帽下面的腔中，再把密封隔膜安装就位从而把反应剂40包含在该腔中并与外界隔离。然后把或者液体或者固体形式的反应剂40放入容器30(槽32的剩余部分)中，然后再把已装有隔膜18的壳体4装上并在其中充满液体22，如上一段所述。
一旦液体22装满壳体4的内部，装置2就用位于输出口28上的盖62关闭(可以只用该盖也可以该盖同单向阀一起使用)。该盖是一个普通的密封盖，它可以压入配合到颈口6中或用螺纹连接在该颈口上(如果有螺纹的话)。如果需要也可以使用例如O形圈或垫圈64这样的液封。当使用装置2时，把盖62取下，再把内螺纹配件66连接在颈26上来代替盖62，该配件上有一个装有管52的孔68。此时装置2就可以随时准备穿破容器30和分配液体22。
在如图8A和8B所示的另一个实施例中，盖62为一个由下列三个零件构成的盖70所取代：基座72，可破裂隔膜74和外环形件76。该隔膜74应在受张力情况下安装并且用具有较大弹性的材料制成。基座72和环形件76在78处封接在一起从而把隔膜74封闭在这两件之间。环形件76和基座72都有一个与输出口28对中的中心孔80。但是，隔膜74紧密跨接在孔80上并且把装置2密封住以防止液体22的流失或来自外界的污染。当需要使用装置2时，可以用一个刚性管52′推入孔80中从而把隔膜74穿孔并进入输出口28中。如果需要，管52′的前端可以做成斜角(如82处所示)以形成一个刃口从而便于对隔膜74的穿孔。当穿孔时，受有张力并且弹性较大的隔膜74将基本上从颈26的内部缩回，从而使隔膜材料妨碍管52′在孔80中的静配合的任何趋向减至最小。该管52的刚性部分可以正好是整个管52的一个端部或者是一个单独的联接器，管52′的柔性部分就在外端连接在该联接器中(未示出)。
把该装置盖住和密封的其他装置对于那些在本领域技术熟练的人来说是显而易见的。
此外，该装置还可以装有排气阀或安全阀45。该阀可用来当时对分配液体的最佳流量来说压力变得太高时允许装置内部的气体排出。该阀还可用来在装置已将液体22排空以后把剩余的气体42排出。
另外一个用来通过管52分配液体22的控制机构示于图9中。管52通过一个连接器84与一个静脉注射装置或其他分散装置相连通。该连接器84可以是一个公的路厄氏锁紧连接器，当连接器84从病人或其他分散装置上卸下时，如果希望保持某些溶液供另外的和接着发生的分散(在此情况下，隔膜18将被固定某个中间位置例如18a、18b或18c处直到该***重新与病人或其他分配装置相接通并且液体从该***中流出为止)。该路厄氏锁紧阀还可以附加一个称做罗伯特夹持器的众所周知的夹持器86。此外，该装置还包括一个过滤器88和另外一个流量控制阀或流量控制节流孔90，例如一根毛细管。
本发明的一个特别可取的实施例示于图18～20中。为了达到讨论的目的，与上述相同或相类似的零件都给定了新的标号。首先看图18，这是沿图17的18-18线截取的本发明最佳实施例的侧剖视图，其中装置100为具有圆形边缘的矩形结构。该隔置分成两个独立的隔室：流体输送室101和气体发生室102。该流体输送室装有液体103，该液体中含有要输送给病人的药剂。柔性隔膜104也装在该流体输送室内。柔性隔膜104被固定在靠近(或膨胀向)装置100下部的外壁105处。该柔性隔膜104可与该外壁105相接触或者也可以与它有一个小间隙106(如图示)。
最好液体103通过单向阀107被保存在流体输送室101内，该阀通常有一个外阀体108和一个被包围的柱塞109。该柱塞109通常有一个近端110和一个远端111(相对于流体输送室101而言)。柱塞109的近端110通常大于远端111。此外阀107的外阀体108上有一个同心脊，从而使柱塞109的较大的近端110靠紧在该脊112上，阻止了液体103通过阀107流出。此外，阀107有一个位移装置例如弹簧113，该弹簧迫使柱塞109的近端100朝向脊112，因而进一步有助于阻止液体103通过阀107流出。
阀107可以专门制造或者可以是一个标准的路厄氏(Luer)单向阀，诸如市场上可以买到的那些单向阀。例如，Halkey-Roberts公司(St.Petersburg，FL)所生产的各种路厄注射器单向阀就可以用来满足上述用途。我们倾向于用Halkey-Roberts Model No.V24200。
最好在流体输送室101中与液体103相接触的所有零件例如柔性隔膜104、壁114和阀107(及其零件)的材料都要用不浸出的和适合于医用的材料制成。这类材料的一个例子是超高纯的聚丙烯和其他类似材料。在美国专利4,803,102中叙述了超高纯聚丙烯的一种制剂。较薄的超高纯聚丙烯(即0.002～0.010英寸)的配制可用来制造柔性隔膜104而较厚的标准材料(即模压成0.03～0.060英寸)最好用来制造壳体(由壁105和114所限定)。
气体发生室102通过槽115和孔112与流体输送室101实现流体连通。因此当气体在气体发生室102中产生时，无论是充满或者作出有该流体输送室101的间隙106，该气体将通过槽115运动。此外气体发生室102还包括一个密封地连接在装置100的壳体上的可压低件116。该可压低件位于气体发生室102的上方。在气体发生室102的内部是用来产生气体的反应剂。在该实施例中示出的是一种液体反应剂117，它在一个最佳实施例中被装在一个易破碎的袋118中。在该实施例中，袋118的上面放了一个固体反应剂片119。
在一个特别可取的实施例中，液体反应剂117是一种柠檬酸溶液(7.5gm/15ml(2.6M))，而该固体反应剂是一种用压片机压成的碳酸钠“环形”圆柱块，其形状如图2a中所示。就该圆柱块而论，最好将15％重量百分比的填充剂聚乙烯吡咯烷酮(PLASDONE，可从ISPTechnologies，Inc.，Wayne，NJ购得)与2.72克碳酸相混合制成一个3.2克的圆柱块。此外最好把一种常温硫化(RTV)的硅酮粘合密封剂施加在该块表面如图2b所示，以减少可能受到柠檬酸溶液作用的碳酸钠和填充剂的表面积。在一个最佳实施例中，RTV用的是PERMATEX，可从Loctite Corporation，Cleveland，OH(Part No.66B)购得。
此外，在该实施例中的反应剂被装在袋120中。在一个特别可取的实施例中，袋120由一种疏水材料组成。疏水材料通常含有液体但能允许气体通过，只要其某些表面没有液体覆盖就行。疏水材料通常由聚合材料制成。一般它们被制成隔膜。用来制备袋120的疏水材料的实例为：Tyvek  1073B(Dupont)，Versapel  450(Gelman)，Goretex .45μ聚丙烯浸渍，Celguard 2400 (Hoechst-Celanese)，Porex (一种疏水多孔的聚丙烯)，and 3M BMFTM(Minnesota Miningand Manufacturing)。
可以理解，疏水袋120的使用是十分有用的原因在于它含有气体发生室120内的反应剂。这个事实减少了关于反应剂可能与流体输送室101中的液体相混合的担心。但是应当十分注意的是，前已述及，只有当气囊121存在的情况下，疏水袋120才能释放气体。因此该疏水袋必须认真设计以保证气囊121在反应的全过程中始终保持有。如果气囊121不再存在，袋120将破裂而气体发生室102里的所含物(特别是液体反应剂117)将通过槽115和孔122倒进体输送室101中。由于液体反应剂117基本上将不再与固体反应剂119相接触，反应也基本上停止并且限制了另外气体的发生。但是可以理解，由于通过反应产生了气体，袋120在破裂以前有再充气和喷射气体的可能性。
使用该疏水袋的另一个优点在于它可以是该装置100用于任何方位。气体发生室102中的反应剂实际上已经与流体输送室101和液体103相隔离，并且不管该装置移动到什么方位(只要气囊121存在)，气体都将连续输送到流体输送室101中。这可使该装置100具有很好的通用性。例如医务人员无需仔细地确定装置100的方位并且步行的病人也可以把该装置放在他们的口袋里。
可以理解与该疏水袋相关的优点(即先许对该装置的方位无需作充分考，因为化学反应剂不靠近要输送给病人的液体，并且还允许化学反应剂互相接触从而在其间继续发生化学反应)也可以通过某些其他机构来实现。一般来说，任何机构只要在化学反应剂保持接触时，与该装置连通的在反应剂之间产生的气体能从该装置中输出即可使用。这类机构的非限制实例包括(除了上述疏水袋以外)：把反应剂放入浮体内或放在一个容器内的滚子上，因此反应剂就保持在该容器中而与其方位无关；使用放在一个与反应剂室和输送室相连通的腔内的疏水隔膜；在容器中镶一个疏水材料衬，该衬可在任何液面高度上延伸并且在位于该容器的疏水材料衬的后面形成一个与输送室相连通的腔。
现在请回到图19所示的实施例，在该实施例中为了操纵该泵室，例如用户可以用其食指把可压低件16压下到气体发生室102中。该动作将迫使疏水袋120降低到固体反应剂119上。该动作也将使装有液体反应剂1 17的易破碎口袋118破碎。从而使化学制品发生反应并且产生气体。如上所述，假如气囊121能保持的话，气体将通过疏水袋120流出并且通过孔122进入通道115和流体输送室101中。然后假定已通过手动操作将远端111压下而使阀107打开，最接近阀107处的液体103将开始通过阀107流出。随着气体继续不断的产生，当液体103从装置100中输出时，该柔性隔膜104将从外壁105处移开从而加大了外壁105与柔性隔膜104之间的间隙106的尺寸。
作为另一个控制特征并且也为了安全，本发明的一个最佳实施例中还包括一个安全阀。一个简单而十分有效的安全阀示于图20中。该安全阀通过一个气体通道123与该气体发生室相连通。该气体通道穿过该装置的壳体125延伸到一个其顶部盖有心棒126的杆124上。心棒126的顶部装有安全阀127，该阀用弹性材料制成并且同心地密封安装在心棒126的周围。该安全阀基本上类似于一个折叠、包围并且密封在心棒126周围的硅橡胶隔膜。当该***在(最好)每平方英寸10磅(或小于)的压力条件下工作时，安全阀127将不允许气体逸出，如图20A中所示。但是当***压力超过每平方英寸10磅时，该增加后的气体压力将弹性安全阀127的两个侧面发生膨胀，从而在阀127与心棒126之间形成了通道。这些通道允许气体从该安全阀中逸出，如图20B中所示。
或者如图24和25中所示，将一弹性安全阀127安装在柱140上，该柱位于锥形阀杆124的顶部。该安全阀127上有一个柱140从其中穿过的孔。该安全阀127最好为圆柱形，它经过柱140包围在阀杆124上，该阀杆***安全阀127中的接受通道128中。气体通道123位于柱140与圆锥形阀杆124之间。安全阀127在阀杆124上的安装应使当***压力超过一个所要求的值后，气体可从气体通道123中逸出并且从阀127的下面沿减压通道129流出，如图26中的箭头所示。阀127装在锥形杆124上的位置处将在阀杆外壁与安全阀127的内壁之间产生或多或少的压力。这决定了阀127与相124之间的相互影响。各种刚度或直径的阀可以通过使阀在杆124移动到某个位置上来校准，该位置可使气体在所要求的***压力下(例如大于每平方英寸10磅)放出。一旦阀127被定位在所要求的杆124上的位置上以后，应把柱140的末端镦粗以防止阀127从杆124上移出和使校准位置发生变化，如图26中所示。
本发明安全阀的另一个最佳实施例见图27～30。在该实施例中，安全阀151通过气体通道142与气体发生室相连通。气体通道142穿过该装置的壳体144进入阀体146中。弹性柱塞148做成与阀体146中的孔150相配合。如图28中所示，气体通道152的位置设在沿孔150的周边。弹性柱塞148设置在孔150内，如图29中所示。如图30中所示，与阀体连成一体的孔塞154被压入阀体146的孔150中，它被用来压紧弹性柱塞148。在工作中，当装置中的气体压力超过一个选定的压力值时，该柱塞148就发生变形，从而确定了形成气体流动通路的减压通道152，通过该通道过剩气体可以流到该装置的外面。这样就可以减少装置中的过剩气体的压力并且当流体停止从该装置中流出时，防止产生过压。
气体释放时的压力将随着柱塞148的压缩而变化，该压力是由于孔塞154压入阀体146中的深度而产生的。因此，当气体压力达到一个所要求的值例如每平方英寸10磅时，就可将该装置校准为此时从该***释放气体。一旦该所要求的校准值被达到时，就将阀体顶部156加热以形成对孔塞154的限制，因而避免了校准位置的变化。
本发明安全阀的另一个最佳实施例(与刚说明过的实施例相类似)在图31和32中示出。在该实施例中，安全阀159通过气体通道142与该气体发生室相连通。气体通道142穿过该装置的壳体144进入阀体146中。弹性柱塞148设计成与阀体146中的孔1 50相配合。弹性柱塞148被设置在孔150内，如图32中所示。一个止动螺钉160自攻丝进入阀体146的孔150中并且用来压缩该弹性柱塞148。在工作中，当装置中的气体压力超过一个选定的压力值时，该柱塞就发生变形，从而柱塞148与阀体146的内壁之间、围绕着柱塞148的周边确定了减压通道。通过这些减压通道，过剩气体可以流到该装置的外面。这样就可以减少装置中的过剩气体的压力并且当气体停止从该装置中流出时，防止产生过压。
气体释放时的压力将随着柱塞148的压缩而变化，该压力是由于止动螺钉160拧入阀体146中的深度而产生的。因此当气体压力达到一个所要求的值例如也是每平方英寸10磅时，就可将该装置校准为此时从该***释放气体。一旦所要求的值被达到时，就将该阀体顶部加热以形成对止动螺钉154的限制，因而避免了校准位置的变化。
我们发现通过使用如上所述的安全阀与柠檬酸/碳酸钠的组合、聚乙烯吡咯烷酮和RTV块，我们可以获得差不多完全线性的压力曲线如图21中所示。这样一条线性的压力曲线能从该装置产生一条差不多完全线性的液体流量曲线。
此处还应当指出，为了有助于更好地控制和保持气体压力，本发明安全阀还可以添加许多其他的特征。例如，该压力阀可以由气球或其他压力/气体保持机构所代替。例如有许多非弹性球体结构，它们在直径减少处压力也未见提高。这类材料可以连接在该装置上以收集过剩气体。此外，双路调节装置也可以由那些在本行业中一般熟练的技术人员容易地设想出来，该调节装置可以在一个给定的压力时把过剩气体从该***中除去，并且当***压力降到某个预定的压力值以下时，可以引导气体返回到该***中。

Claims (46)

1.一种用于可控制地输送液体的装置，包括：
一个由一对密封的外壳组成的空心壳体，这对外壳沿一条密封线相互密封地连接在一起而形成该壳体，壳体有一个内部空间；
一个具有周边边缘部分和至少一个用于其膨胀和收缩的旋圈部分之不透流体的柔性隔膜，该隔膜配置在该壳体内部并且把一个液体腔与一个推进剂腔分开；
一个在该壳体上的用来在该液体腔与该壳体内部之间提供流体连通的输出口；
第一和第二化学制品分开配置在该装置中，该第一和第二化学制品相互反应并以下述方式配置，即第一和第二化学剂品基于接触而与该推进剂腔相连通，并且以一种可控制流量的方式起反应，产生大量气态推进剂，从而对该液体腔加压使液体通过该输出口输送出去；以及
一个开始时把该第一和第二化学制品分隔开的可打开的隔离件。
2.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：该隔膜的周边边缘部分被夹持在该对外壳的底面之间。
3.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：每个外壳具有一个从该底面伸出的、沿径向配置的法兰，该法兰互相配合，在该对外壳之间形成该密封线。
4.如权利要求3中所述的装置，其特征在于：该隔膜的该周边边缘部分被夹持在该外壳底面的法兰之间。
5.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：该隔膜具有一个至少约为该壳体的内部表面积一半的表面积。
6.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：在该第一和第二化学制品发生反应之前，该隔膜基本上配置在该推进剂腔内部。
7.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：在第一和第二化学制品的反应基本完成以后，该隔膜基本上沿该液体腔的方向位移。
8.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：该第一化学制品是一种柠檬酸溶液，该第二化学制品是一个固体碳酸钠的小圆柱块。
9.如权利要求8中所述的装置，其特征在于：该可打开的隔离件包括一个装有该柠檬酸溶液的容器，打开该容器允许该柠檬酸溶液与该碳酸钠相接触。
10.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：还包括第三化学制品，该制品用来减慢在第一和第二化学制品之间的反应速度，因此使气体产生的速度受到控制。
11.如权利要求10中所述的装置，其特征在于：该第三化学制品是一种添加到碳酸钠块中的一种填充剂。
12.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：还包括一个机械式隔离件，它用来限制该第一和第二化学制品之间的接触，因而减慢了化学制品的反应速度。
13.如权利要求12中所述的装置，其特征在于：该机械式隔离件包括一层涂敷在该碳酸钠块的一部分上的疏水材料。
14.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：该第一和第二化学制品通过一个气体可通过的疏水材料与该推进剂腔相互隔离。
15.如权利要求14中所述的装置，其特征在于：该疏水材料是一个多孔聚合材料的薄板。
16.如权利要求14中所述的装置，其特征在于：该疏水材料是一种聚丙烯材料。
17.如权利要求14中所述的装置，其特征在于：该疏水材料包括具有一个内壁的第一袋，第二袋和第三袋在其中通过反向封闭的方式成形，该第一化学制品装在该第二袋中，该第二化学制品装在该第三袋中。
18.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：还包括一个配置在该输出口的可重新闭合的阀。
19.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：还包括一个与该推进剂腔流体连通的安全阀，该阀可用来当在该第一和第二化学制品之间的反应所产生的压力超过某个预定值时允许气体逸出。
20.如权利要求19中所述的装置，其特征在于：该安全阀包括：
至少一个通道与该装置的内部和外部相流体连通，以及
设置在该通道中的一个阀，该阀对该装置中的气体压力的反应可使当该气体压力超过一个预定值时，该气体就可以通过该通道逸出。
21.如权利要求20中所述的装置，其特征在于：该阀是弹性体。
22.如权利要求20中所述的装置，其特征在于：还包括配置在该阀中的一根阀杆，该阀杆延伸到该通道中以便在气体压力的第一范围中阻止气体从该通道逸出到该装置的外部，并在气体压力的第二范围中限定一个气体流动通路，气体可以通过该通路流到该装置的外部。
23.如权利要求22中所述的装置，其特征在于：该气体流动通路在该阀杆与该阀之间形成。
24.如权利要求23中所述的装置，其特征在于：在该阀和阀杆之间形成的该气体流动通路是通过随着气体压力超过一个选定值时由于阀的变形而形成的。
25.如权利要求20中所述的装置，其特征在于：还包括用来压缩该阀以便校准气体通过该通道逸出时的压力值的装置。
26.如权利要求25中所述的装置，其特征在于：用来压缩该阀的装置是一个孔塞。
27.如权利要求25中所述的装置，其特征在于：用来压缩该阀的装置是一个螺钉。
28.一种产生用来从具有一个液体室和一个气体发生室的第一容器中可控制地输送液体的气体之方法，包括：
在该气体发生室中以下列方式分别提供第一和第二化学制品：使该第一和第二化学制品最初由一个能打开的隔离件所隔开，而当它们之间发生接触时，该第一和第二化学制品就发生反应并以可控制的速度产生气体；
打开该隔离件，因而使该第一和第二化学制品相互接触而发生反应以产生该气体；以及
把该气体与一个封闭空间以下列方式连通，使所产生的气体压力用来驱动该液体室的液体。
29.如权利要求28中所述的方法，其特征在于：该化学制品的至少一种制品还包括一种基本上不起化学反应的填充剂，该填充剂可用来使第一和第二化学制品相互发生反应的速度减慢，因而控制了气体产生的速度。
30.如权利要求28中所述的方法，其特征在于：还包括一个机械式隔离件，该隔离件用来限制在该第一和第二化学制品之间的接触，因而减慢了它们的反应并且控制了气体产生的速度。
31.如权利要求28中所述的方法，其特征在于：该封闭空间中还包括一个安全阀。
32.一种用来减少流体输送装置中的气体压力的安全阀，包括：
至少一个与该流体输送装置的内部和外部相流体连通的通道，以及
一个设置在该通道中的阀，该阀对该装置中气体压力的响应可使当该气体压力超过一个预定值时，该气体就可以通过该通道逸出。
33.如权利要求32中所述的安全阀，其特征在于：该阀是弹性体。
34.如权利要求32中所述的安全阀，其特征在于：还包括配置在该阀中的一根阀杆，该阀杆延伸到该通道中以便在气体压力的第一范围中阻止气体以该通道逸出到该装置的外部，并在气体压力的第二范围中限定一个气体流动通路，气体可以通过该通路流到该装置的外部。
35.如权利要求34中所述的安全阀，其特征在于：该气体流动通道在该阀杆与该阀之间形成。
36.如权利要求35中所述的安全阀，其特征在于：在所述阀和阀杆之间形成的气体流动通路是通过气体压力超过一个选定值时而发生的阀的变形而形成的。
37.如权利要求32中所述的安全阀，其特征在于：还包括用来压缩该阀以便校准气体通过该通道逸出时的压力值的装置。
38.如权利要求37中所述的安全阀，其特征在于：用来压缩该阀的装置是一个孔塞。
39.如权利要求37中所述的安全阀，其特征在于：用来压缩该阀的装置是一个螺钉。
40.一种用来减少液体输送装置中的气体压力的安全阀，包括：
一根阀杆；
至少一个通道与气体发生腔和该阀杆相流体连通；
一个弹性阀安置在该阀杆上以使在气体压力的第一范围中阻止气体从该通道流到该装置的外部，并在气体压力的第二范围中限定一个气体流动通路，气体可以通过该通路流到该装置的外部。
41.一种用来减少液体输送装置中的气体压力的安全阀，包括：
一个具有一个孔的阀体；
至少一个通道与一个气体发生腔和该阀体中的孔相流体连通；
一个安置在该孔中的弹性柱塞；
用来把该弹性柱塞压入到该孔内的装置，柱塞的压入应能使随着气体压力超过一个预定值时，由于该柱塞的变形而在该孔与柱塞之间形成一个气体流动通道。
42.如权利要求41中所述的安全阀，其特征在于：用来压缩该柱塞的装置是一个孔塞。
43.如权利要求42中所述的安全阀，其特征在于：该孔塞与该阀体结合成一个整体。
44.如权利要求41中所述的安全阀，其特征在于：用来压缩该柱塞的装置是一个螺钉。
45.如权利要求41中所述的安全阀，其特征在于：该选定的压力值为每平方英寸10磅。
46.一种用于流体输送装置的隔膜，该隔膜具有一个表面并且在该隔膜的该表面上包括至少一旋圈，该旋圈当温度或压力变化时能防止隔膜发生变形。
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