CN102933166A - 包括过压锁定系统的骨水泥注射设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于注射骨水泥的设备。本发明包括：容器，所述容器的第一末端（17）包括出口孔，所述容器的第二末端（18）接收活塞（2）。所述活塞（2)由注射螺杆（5）启动，所述注射螺杆从容器的主体伸出并与设计为整体上与容器（1）形成接触的握紧装置（6）相啮合，所述设备包括能够根据容器主体内的压力自锁的用于旋转地驱动注射螺杆（5）的装置，所述旋转装置包括具有有容纳注射螺杆（5）的通道的把手（13），并且该把手通过一对阳/阴盘与所述注射螺杆环接，所述两个盘其中之一称为驱动盘（12），它与把手（13）的旋转运动集成，并设计为在把手内沿通道的纵轴线做平移运动，另一个盘称为从动盘（11），响应施加于注射螺杆（5）的远侧部分（19）上的压缩力，所述驱动盘（12）与从动盘（11）相接触。

Description

包括过压锁定系统的骨水泥注射设备

技术领域

本发明涉及一种用于注射骨水泥的医疗设备。

背景技术

骨水泥的注射在各种手术中都会被实施，用在外伤、自然耗损甚至退化性疾病之后增强骨骼的结构。这些手术使用的水泥组成可变，依照所设想的应用一般以甲基丙烯酸酯聚合物结合其他添加剂为基础。这些组合物的粘度也不尽相同。

为了便于这些手术中的骨水泥的注射，多种不同设备被提出。注射必须能够精确安全地实施。难点之一是获得通过注射器的均匀的骨水泥流。

美国专利申请2002/013553描述了一种设备，该设备使用安装在把手上的注射器，其中活塞通过支撑在把手上的螺杆被启动；将操作人施加的旋转运动转化为纵向位移，导致活塞在注射器内推进。

这种设备的优点是操作人能够以逐渐的和规律的方式施行注射，在操作人施加的旋转运动作用下，水泥随着注射器内压力增加而被精确地喷出。

然而与使用这种设备相关的主要缺点是在操作人对螺杆施加了太多圈旋转的情况下。这会在注射器内产生过压，在最好的情况下造成过量的水泥流，或如果过压现象严重甚至会造成注射器的器壁破裂。

这种后果对于手术的继续进行可能会是危险的，对于病患的健康亦然。

专利申请US2004/0204715，US2003/018339，EP1400213和US4498904中已经描述了其他设备，但这些申请中公开的系统并不包含有能够同时实现骨水泥的精确注射和避免在容器内产生过压的机构。确切的说，并没有任何一个文件描述了在施加于注射螺杆的远侧部分的压力作用下，阳性盘与阴性盘相接触的相互作用，从而用于根据容器内的压力而自锁。

发明内容

本发明旨在通过提供一种新的骨水泥的注射设备来克服现有技术的缺陷，该设备能够通过与注射螺杆相关联的注射器使得水泥连续地、均匀地流出而没有在注射器内产生过压的风险。根据本发明所述的设备从而可以避免达到阈值压力水平，操作人通过能够自锁的驱动系统能够确定所述阈值压力水平，也就是说，如果容器内过压，阻止活塞在注射器内的继续推进。根据本发明所述设备的目的就是获得在流量方面完全可控的并且没有注射设备断裂或裂缝风险的注射。

更确切地说，根据本发明所述的设备包含用于容纳所述骨水泥的容器，所述容器第一末端包括用于水泥的注射的出口孔，第二末端接收能够在容器的主体内侧做纵向的平移运动的活塞，所述活塞经由注射螺杆启动，所述注射螺杆从容器的主体伸出并与设计为整体上放置与容器接触的握紧装置相啮合，其特征在于：所述容器包括能够根据容器主体内的压力自锁的用于旋转地驱动注射螺杆的装置，所述用于旋转地驱动注射螺杆的装置包括具有容纳注射螺杆的通道的把手，并且该把手通过一对阳/阴盘与注射螺杆环接，所述两个盘其中之一称作驱动盘，它与把手的旋转运动集成，并设计为执行在把手内的通道的纵轴线上的平移运动，另一个盘称为从动盘，它与注射螺杆的旋转运动集成，在施加于注射螺杆的远侧部分上的压缩力的作用下所述驱动盘与从动盘相接触。

在一个本发明的特定的实施方式中，两个盘通过压缩弹簧彼此相接触，所述压缩弹簧的一端邻接在注射螺杆的远侧部分，弹簧的另一端直接或间接地与驱动盘相接触。比如，弹簧的另一端可以与注射把手相接触使得后者将弹簧接收的压缩力传递给驱动盘。因而驱动盘以更大或更小的力与从动盘置于相接触，这个力的大小取决于压缩弹簧伸展的程度。取决于容器内部施加的压力的程度，压缩弹簧传递的力足以或不足以使得驱动盘带动从动盘运动。

有利的是，注射螺杆的远侧部分包括夹紧装置，该夹紧装置使得弹簧的压缩距离可调。根据选择的距离可以获得容器的更大或更小的灵敏度，也就是说，旋转装置的锁定可能发生在容器内压力的水平相对较低时。

具体地说，在最小的弹簧的压缩的限度以内，压缩距离越大，弹簧施加在驱动盘（或注射把手）上的力越小。为此原因，只有当容器内相对较低水平的压力存在时，驱动盘在从动盘上的啮合仅导致注射螺杆旋转。超出此阈值压力，压缩弹簧施加在驱动圆盘上的力就不足以使从动圆盘乃至注射螺杆本身运动。

相反地，如果压缩距离减至最小，使得压缩弹簧能够伸展到最短，旋转运动就更加直接地被传递到驱动盘（或注射把手），后者使得从动盘以最小的阻尼效应运动。从动盘进而使注射螺杆运动直到容器内出现更高压力水平。

通过夹紧装置的简单调整，就可以根据要实施的手术的类型精确地选择最合适的弹簧的压缩距离，从而根据骨水泥的粘度和压缩弹簧的机械特性获得尽可能均匀和精确的水泥的注射。

在一个特定的实施方式中，根据本发明所述的设备的握紧装置能够由任何具有易掌握、优选的是单手掌握的形状的结构构成，使得操作人能够用他/她的另一只手启动注射把手。有利的是，握紧装置包括与存在于注射螺杆上的互补的螺杆螺纹。

存在于握紧装置上的螺杆螺纹能够经驱动部分与注射螺杆形成接触。这个驱动部分能够，比如，被插到握紧装置中并且相对于后者提供独立运动，从而使得握紧装置的螺杆螺纹与注射螺杆的螺杆螺纹耦合或不耦合。当两段螺杆螺纹不耦合时，就可以赋予注射螺杆纵向平移运动而不必一定要旋转它，这样能节约时间尤其是当将容器装入骨水泥的时候。

在一个更优的方式中，驱动部分与邻靠着握紧装置的复位弹簧相关联，以便于存在于握紧装置上的螺纹与存在于注射螺杆上的螺纹的相接触和分离。在这种情况下，有利的是，握紧装置包括与销相关联的锁定/解锁环，能够使复位弹簧被压缩，用以在两条螺杆螺纹之间从分离位置转换到接触位置。

附图说明

以下给出的实施方式和附图仅为了示例之目的，并不应当被认为是限制本发明的范围。

-图1为根据本发明所述设备的侧面并且轻微透视的总体图，其中注射螺杆处于插入位置。

-图2为根据本发明所述设备的侧面并且轻微透视的总体图，其中注射螺杆处于缩进位置。

-图3为根据本发明所述设备的侧面并且轻微透视的总体分解图。

-图4为根据本发明所述设备的沿纵长的轴线的总体剖面图，其中注射螺杆处于插入位置。

-图5为驱动装置位于非耦合位置的侧面详图。

-图6为驱动装置位于耦合位置的轻微透视详图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的注射设备的总体图。

用于容纳要注射的水泥的容器1在第一末端17有出口孔，它能够接收任何接头3以将水泥输送到目标位置。所述容器的第二末端18能够接收活塞2（图1中未示出），该活塞通过注射螺杆5（也未示出）启动。所述容器1通过它的末端18与把手形式的握紧装置6接合。这套通用组件与设备的近侧部分P相关联。

设备的远侧部分D位于握紧装置6的另一边，包括与夹紧螺母15和止动件16环接的注射把手13。

图2示出根据本发明所述的设备处于“装满”（或准备装料）位置，也就是注射螺杆5相对容器1的主体处于撤出位置。这样操作人就将制备好的水泥经第一末端17通过抽吸引入容器1主体内。

图3借助于分解视图用于更加精确地识别出所述设备的各个部件。容器1容纳活塞2，所述活塞与密封圈4配合，便于通过末端17有效的吸入和喷出水泥。活塞2整体上与注射螺杆5接触。所述注射螺杆5经由通道穿过握紧装置6，使得螺杆的末端19位于设备的远侧部分，也就是说握紧装置6的另一侧。注射螺杆的远侧末端19接入一对阳/阴盘、注射把手13、压缩弹簧14、夹紧装置15和止动件16。

握紧装置6有空腔，驱动部分7能够容纳在里面，后者与复位弹簧8相接触。通过用于保持驱动部分7的锁定/解锁环9，握紧装置6被封闭在空腔内，并且能够接收用于维持锁定/解锁位置的销。

图4通过沿着纵轴线的剖面图，示出组成根据本发明所述设备的各个部分相对于彼此的布置。图示设备处于“未装填”位置，即注射螺杆5相对于容器1的腔体处于插入位置。一对阳/阴盘是耦合的，驱动盘12与从动盘11接触，所述从动盘依次邻接在注射螺杆5的远侧末端19的一部分上。

握紧装置6处于锁定位置，存在于驱动装置7上的螺旋螺纹与注射螺杆5的螺杆螺纹接触。通过与环9配合的销10维持这个位置。

图5详细示出处于非耦合位置的驱动装置。驱动盘12与从动盘11未啮合。压缩弹簧14施加在驱动盘12上的力不足以使从动盘11启动。

图6详细示出处于耦合位置的驱动装置。驱动盘12与从动盘11啮合。压缩弹簧14施加在驱动盘12上的力能够使从动盘11启动。依靠注射螺杆5的螺杆螺纹与驱动部分7的耦合，所述从动盘旋转地带动注射螺杆5，该注射螺杆5在容器1的主体内以长度方向平移方式行进。

根据所述发明的设备的操作方式

注射过程开始时，容器1的主体内压力为零或几乎为零。位于注射螺杆5周围的压缩弹簧14通过其一个末端邻接在位于注射螺杆5远侧末端19的夹紧螺母15上，所述弹簧14的另一端与驱动盘12相接触并在其上施加压力，所述驱动圆盘与注射把手13的旋转运动集成在一起。过程开始时，通过压缩弹簧14施加在驱动圆盘12上的初始压力使后者在把手13的通道内以长度方向平移方式运动并且使它与从动圆盘11形成接触。

通过操作人转动注射把手13，在容器1的主体内侧，注射螺杆5在相对应的活塞2前进的方向上开始旋转，这个方向通过握紧装置6上的螺杆螺纹限定。在弹簧14施加的初始压力作用下，给予注射把手13的运动传递给本身与从动盘11接触的驱动盘12。然后从动盘11跟随驱动盘12给予的旋转运动并使与之集成的注射螺杆5旋转。

通过位于注射螺杆5上的螺杆螺纹和存在于握紧装置6上的螺杆螺纹之间的相互作用，注射螺杆5的旋转运动转换成沿着设备的纵轴线的平移运动。按照操作人赋予注射把手13的旋转运动，注射螺杆5在与握紧装置6集成的容器1内侧以长度方向平移方式推进。注射螺杆5的近侧末端与活塞2相接触，这样可以使容纳骨水泥的容器1内部空间增压，该内部空间也称为容器主体。

操作人转动注射把手13越多，注射螺杆5以它的平移运动前进越远，而且容器1内压力增加越多。一旦在容器1内达到特定压力阈值，骨水泥就会通过位于末端17的出口孔从容器1喷到外面。骨水泥从容器的流出量取决于水泥的特性，而且特别是它的粘度水平；和施加在容器1的主体内的压力。水泥的流动性越大就越容易从容器1喷出，即在较低压力的作用下。另一方面，水泥粘度越大，为了喷出水泥就越需要增加容器1的主体内的压力。

在容器1主体内侧的压力增加越多，容器壁的破裂的风险越大，并且流出量也就越不均匀和越不可控。为防止达到这种临界压力水平，并且避免容器1的破裂或不可控的流出量，本发明公开了一种设置有骨水泥注射系统的设备，当容器1的主体内的压力超过能够预先确定的特定阈值时所述骨水泥注射系统能够自锁。

施加于容器1的主体内的压力越大，使注射螺杆5旋转所需的力越大。从由弹簧14的机械强度特性限定的特定压力水平开始，弹簧14施加在驱动盘12上的力不再足以使后者保持与从动盘11相接触从而带动它旋转。因此驱动盘12跟随操作人传递给注射螺杆5的旋转运动，然而却是不能驱动与注射螺杆5集成的从动盘11的“空转”，该从动盘保持闭锁到位，不会实现进一步的旋转，从而不会再长度方向上推进。

当在容器1的主体内侧达到由弹簧14限定的极限压力时，随着水泥通过出口孔从容器1内被排出，根据水泥的粘度容器内压力逐步减小。压力从而逐渐恢复到注射螺杆5能够以低得多的力在长度方向前进的水平。驱动盘12能够与从动盘11再次啮合从而传递它本身的旋转运动到其上，驱动盘11的旋转力再次变得大于施加于容器1的主体内的压力。

利用根据本发明所述的设备，逐步注射骨水泥而不在容器1内达到过压水平以致造成器壁破裂或不均匀流出成为了可能。操作人可以将旋转运动施加给注射把手13，使注射螺杆5以长度方向平移方式运动直到达到压力极限水平。压力达到极限水平时，操作人能够继续转动注射把手13，但它不会再驱动与注射螺杆5集成的从动盘11，注射把手13“空转”，直到容器1主体内压力恢复到能够使从动盘11可以被驱动盘12带动的水平。

有利的是，通过调节压缩弹簧14给予驱动盘12的力的水平，可以调节从动盘11不再被驱动盘12带动的所述极限压力。这可以通过选择压缩弹簧14的品质和它能够传递的力的水平来实现，这取决于弹簧的本质以及例如它的长度。在本发明的一个特定的实施方式中，注射设备包括可以减少压缩弹簧的长度的装置。承载于注射螺杆5上的夹紧螺母15就能容易地减少压缩弹簧14的长度。

根据要注射的水泥的粘度和容器1能够承受的过压的水平，可以容易地更改弹簧14能够压缩和扩展到的距离。在容器1的主体内压力的提高的水平上，所述长度减少越多，驱动盘12能够越容易地转动从动盘11。所述弹簧14能够扩展到的距离越大，驱动盘12就越不能够使从动盘11旋转。

Claims (7)

1.一种用于骨水泥注射的设备，包括用于容纳所述骨水泥的储存容器，所述容器的第一末端（17）包括用于注射水泥的出口孔，所述容器的第二末端（18）接收能够在容器的主体内执行纵向的平移运动的活塞（2），所述活塞（2)由注射螺杆（5）启动，所述注射螺杆从容器的主体伸出并与设计为整体上与容器（1）形成接触的握紧装置（6）相啮合，其特征在于：所述设备包括能够根据容器主体内的压力自锁的用于旋转地驱动注射螺杆（5）的装置，所述用于旋转地驱动注射螺杆的装置包括具有有容纳注射螺杆（5）的通道的把手（13），并且该把手通过一对阳/阴盘与所述注射螺杆环接，所述两个盘其中之一称为驱动盘（12），它与把手（13）的旋转运动集成，并设计为在把手内沿通道的纵轴线做平移运动，另一个盘称为从动盘（11），它与注射螺杆（5）的旋转运动集成，在施加于注射螺杆（5）的远侧部分（19）上的压缩力的作用下所述驱动盘（12）与从动盘（11）相接触。

2.根据权利要求1所述的用于骨水泥的注射的设备，其特征在于：两个盘（11，12）通过压缩弹簧（14）彼此相接触，所述压缩弹簧有一端邻接在注射螺杆的远侧部分（19），所述压缩弹簧的另一端直接或间接地与驱动盘（12）相接触。

3.根据权利要求2所述的用于骨水泥的注射的设备，其特征在于：所述注射螺杆（5）的远侧部分（19）具有夹紧装置（15），该夹紧装置使得弹簧的压缩距离可调。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于骨水泥的注射的设备，其特征在于：握紧装置（6）包括与存在于注射螺杆（5）上的螺纹互补的螺纹。

5.根据权利要求4所述的用于骨水泥的注射的设备，其特征在于：存在于握紧装置（6）上的螺纹由驱动部分（7）与注射螺杆（5）形成接触。

6.根据权利要求5所述的用于骨水泥的注射的设备，其特征在于：所述驱动部分（7）与邻靠在握紧装置（6）上的复位弹簧相关联。

7.根据权利要求6所述的用于骨水泥的注射的设备，其特征在于：所述握紧装置（6）包括与销（10）相关联的锁定/解锁环（9），所述销能够使复位弹簧（8）被压缩。

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