CN103260678B - 用于注入和抽吸中的至少一个的设备 - Google Patents

Abstract

提供了促进以精确受控的速度注射和/或抽吸精确受控体积的流体的设备、系统和相关方法。在一些实施方式中，装置可以包括注射器和连接至注射器的柱塞的丝杠。棘轮可以连接至丝杠。还可以包括机构在垂直于丝杠的纵轴线的方向上摆动框架，从而框架的一个或多个棘爪啮合棘轮的齿，从而使得对于柱塞的受控线性移动而导致棘轮在单个方向上进行旋转。

Description

用于注入和抽吸中的至少一个的设备

技术领域

本发明大体涉及流体递送，并且尤其涉及与眼科手术相关的流体递送或眼科药物递送。

背景技术

在眼科手术期间，需要以非常精确的低速率、在眼内非常特定的位置、将非常精确量的流体注入眼内。现在，通常使用常规注射器和针手动地进行眼科注射。然而，这种注射可以导致组织损伤，诸如由“不稳定的”的注射所引起的。此外，由于注射器的刻度相对于小注射量通常不精确，以该方式注入的材料的量难以控制。由于判读误差，也降低了材料量的精确性。此外，由于由操作者施加的力控制材料从注射器流出的流速，也难以控制这种注射器的流体流速。此外，当已经注射所需量的材料时，控制注入眼内的材料量可能受操作者精确停止注射的能力的限制。

因此，需要提供用于在医学手术期间注射材料的注射器、系统和相关方法，其有助于以精确受控的速率注射精确受控量的流体。

发明内容

本发明的一方面包括具有限定适于容纳流体的腔的细长本体的系统。细长本体可以包括与腔连通的第一开口。该系统还可以包括可在腔内移动的结构件。该结构件可以适于在腔内移动以通过第一开口从腔内排出一定量的材料。该系统还可以包括丝杠。具有纵轴线的丝杠可以包括连接至该结构件的第一部分和第二部分。该系统还可以包括棘轮。棘轮可以包括多个齿，而棘轮可以连接至丝杠。丝杠还可以随着棘轮旋转。该系统还可以包括具有第一棘爪和第二棘爪的框架部件。第一棘爪和第二棘爪可以适于啮合棘轮的齿。此外，系统可以包括致动器，其可操作以使得框架部件垂直于丝杠的纵轴线摆动，从而第一棘爪和第二棘爪啮合棘轮的齿，以在单个方向上旋转棘轮。

本发明的另一方面包括可以具有限定腔的注射器本体的装置。该装置还可以包括柱塞、丝杠、棘轮、结构件和机构。柱塞可以设置在腔内，并且可以沿着注射器本体的长度而移动以从腔内分配出材料。丝杠可以连接至柱塞，而棘轮可以包括多个齿。棘轮可以连接至丝杠，从而棘轮的旋转引起丝杠的旋转。结构件可以包括至少一个棘爪，其被配置以啮合棘轮的齿。机构可操作以在垂直于丝杠纵轴线的方向上摆动结构件，从而结构件垂直于丝杠纵轴线的摆动形成结构件的至少一个棘爪啮合棘轮的齿，从而引起棘轮在单个方向上的旋转。

各个方面可以包括一个或多个下列特征。细长本体可以是注射器。可在腔内移动的结构件可以是柱塞。细长本体的第一开口可以由针限定。丝杠的第一部分可移动地连接至在腔内可移动的结构件。丝杠可以连接至棘轮，从而丝杠可沿着相对于丝杠的纵轴线而滑动。丝杠的至少一部分可以限定平行于纵轴线延伸的通道，而棘轮也可以包括突出部。棘轮的突出部可以接收在通道内。还可以包括推进部件，其可选择地与丝杠啮合。推进部件与丝杠的啮合可以有利于当丝杠旋转时，结构件相对于细长本体而在腔内平移。

各个方面还可以包括一个或多个下列特征。推进部件与丝杠的脱离可以允许相对于细长本体而手动平移丝杠，而不旋转丝杠。丝杠可以包括螺纹部分。推进部件可以包括螺纹部分，而丝杠的螺纹部分和推进部件的螺纹部分可以协作以将丝杠的旋转转换成丝杠沿着纵轴线的线性移动。第一棘爪可以定位在棘轮的第一侧上，而第二棘爪可以基本上定位在棘轮的与第一棘爪相对的第二侧上。致动器可以是气动致动器、液压致动器、电致动器或者用于产生振动的任意其他合适的设备。电致动器的一个实例可以包括螺线管、压电致动器以及其他合适的电气或电机械设备。还可以包括控制系统，其可操作以控制致动器的启动。致动器可以与控制系统相连。控制系统可以包括用户致动的控制器，而控制可操作以选择性地致动致动器。用户致动的控制器可以是脚踏开关。

各个方面还可以包括一个或多个下列特征。控制系统还可以包括交互式控制面板。交互式控制面板可操作以从用户接收与从腔内分配材料相关的一个或多个参数。一个或多个参数可以包括剂量体积、最大总剂量体积或流速中的至少一个。控制系统可操作以使得一个或多个参数与致动器的振动次数或致动器的摆动速率中至少一个相关。框架部件可以包括连接至第一棘爪的第一挠性部件和连接至第二棘爪的第二挠性部件。框架部件可以包括第一端表面和第二端表面。第一端表面和第二端表面可以形成在框架部件的相对两侧上。外壳可以包括孔，而框架部件可以设置在孔内。外壳还可以包括邻近框架部件的第一端表面的第一通道。致动器可以包括框架部件的第一端表面以及邻近框架部件的第一侧的第一通道。

各个方面可以另外包括一个或多个下列特征。该至少一个棘爪可以包括第一棘爪和第二棘爪。第一棘爪可以定位在棘轮的第一侧上，而第二棘爪可以定位在棘轮的基本上与第一棘爪相对的第二侧上，从而在结构件的摆动期间，第一棘爪和第二棘爪交替地啮合棘轮。机构可以选自包括气动致动器、液压致动器和电致动器的组。电致动器的实例可以包括压电致动器和螺线管。机构可以与控制机构的致动的控制系统相连。控制系统可以包括用于选择性地致动机构的用户启动的控制器，以及具有用户界面的控制面板。用户界面可以允许用户设置与从腔内分配材料相关的一个或多个参数。该一个或多个参数可以包括剂量体积、最大总剂量体积、分配时间和流速中的一个或多个。

在附图和下文的说明书中示出了本发明的一个或多个实施方式的细节。根据说明书、附图以及权利要求，其他特征、目的和优点将变得显然。

附图说明

图1是用于注射或抽吸材料中之一的典型设备的透视图。

图2是图1的典型设备的局部横截面侧视图。

图3A是示出图1的典型设备的棘齿机构的分解局部横截面侧视图。

图3B示出了其中挠性部件形成为具有折线形的备选典型框架。

图4和5示出了典型的推进部件。

图6是图1的典型眼科注射器系统的棘齿机构的一部分的透视图。

图7至9示出了棘齿机构的棘轮和棘爪之间的界面的不同位置。

图10示出了根据一些实施方式的另一典型设备的局部横截面视图。

图11示出了图10的设备的局部横截面视图。

图12示出了图10的设备的典型框架。

图13示出了棘齿机构的又一典型实施方式。

图14是另一典型设备的透视图。

图15是图14的典型设备的顶视图。

图16是图14的典型设备的横截面视图。

图17是图16中所示的横截面视图的详细视图。

图18是图14的设备的横截面透视图。

图19是图14的设备的另一横截面视图。

图20示出了典型眼科手术系统。

具体实施方式

为了有助于理解本发明的原理，现在将参考附图中所示的实施方式，并且将使用特定术语对其进行描述。但是，应当理解对本发明的范围没有限制。对于本发明所涉及领域的技术人员而言，易于对所述设备、仪器、方法以及本发明的原理的任何其他应用进行任意改变和其他修改。尤其，应当理解，关于本发明一个实施方式所描述的特征、部件和/或步骤，可以与关于本发明的其他实施方式所述的特征、部件和/或步骤组合。

本发明描述了设备、系统和相关方法。本文所述的设备、系统和方法在眼科手术过程的背景下描述。然而，仅作为实例提供了眼科中的应用，但是并不意于进行限制。因而，本文所述的设备、系统和方法可应用于大量其他领域和应用，其意于被本发明所涵盖。

在一些情况下，可以利用本发明的设备和系统以将流体递送至患者眼睛的视网膜或视网膜下区域。例如，可以使用本文所述的设备、系统和方法以递送诸如抗凝血剂、治疗药物、抗VEGF药物和/或将引入患者眼内的任何其他流体的材料。

图1-6示出了典型设备100，诸如用于眼科手术过程中。在一些实施方式中，可以利用设备100以注射材料，然而在其他实施方式中，可以利用设备100以抽吸材料。设备100可以包括外壳126、连接至外壳126的注射器102以及同样连接至外壳126的致动器130。注射器102可以包括本体部分104以及从本体部分104延伸的针106。如图2中所示，本体部分104可以限定腔108，其与针106的内腔相连通。腔108可以配置以接收将从注射器102通过针106分配的流体。柱塞110可以定位在腔108内。柱塞110可以在腔108内移动朝向针106以将腔108内的流体通过针106排出。此外，柱塞110可以与腔108的内表面形成密封。

典型设备100还可以包括致动系统111和棘齿机构135。棘齿机构135可以包括具有棘爪138和140的框架136以及棘轮118。框架136的棘爪138和140可以协作地啮合形成在棘轮118上的齿119。致动系统111可以经由棘齿机构135而连接至柱塞110，以移动柱塞110通过腔108。

如图2中所示，致动系统111可以包括具有第一端114和第二端116的丝杠112。丝杠112包括纵轴线142，其基本上与注射器102的本体104中的腔108平行和共轴地延伸。丝杠112包括外螺纹表面113。外螺纹表面113的螺距可以是任意所需的螺距。例如，可以基于对于棘轮118的给定量旋转的丝杠112和柱塞110通过腔108的所需推进速度而选择外螺纹表面113的螺距，下文将对其更详细地进行描述。丝杠112的第一端114可以连接至柱塞110。如下文更详细所讨论的，随着丝杠112旋转，丝杠的第一端114相对于本体104而在箭头103的方向上推进，使得柱塞110在箭头103的方向上移动通过腔108。在一些实例中，柱塞110可以固定地连接至丝杠112的第一端114，从而随着柱塞110推进通过腔108，柱塞110可以随着丝杠112旋转。在其他实施例中，柱塞110可旋转地连接至丝杠112的第一端114，从而允许柱塞110和丝杠112相对于彼此旋转。因而，在一些实施方式中，当柱塞110推进通过腔108时，柱塞110可以不随着丝杠112旋转，或者柱塞110可以比丝杠112旋转得更少。

棘轮118可旋转地设置在外壳126内。丝杠112的第二端116可以连接至棘轮118，从而棘轮118的旋转引起丝杠112的旋转，同时也允许丝杠112相对于棘轮118而纵向地移动。例如，在一些情况下，丝杠112可以包括通道124，而棘轮124可以包括突出部122，其保持在槽124内。在一些情况下，突出部122可以形成在连接至棘轮118的环120上。然而，在其他情况下，突出部122可以集成地形成在棘轮118上。在一些实施例中，槽124可以延伸丝杠112的整个长度。在其他情况下，槽124可以仅沿着丝杠112的整个长度的一部分延伸。突出部122和槽124之间的啮合允许丝杠112随着棘轮118旋转，而同时允许丝杠112相对于棘轮118而纵向可滑动。同样地，在旋转期间，丝杠112能够相对于棘轮118平移。

丝杠118可以包括多个齿119。虽然附图3A和6-9示出了棘轮118包括11个齿119，棘轮118可以具有任意数量的齿。对于致动器130的给定移动而言，可以基于丝杠112以及因而柱塞110的受控移动的所需精密度而选择齿119的数量。例如，齿数越大，对于致动器130的给定延伸或缩回，可以减少丝杠112的移动量。作为选择地，在其他实施方式中，可以减少齿119的数量，从而对于致动器130的给定移动延伸或缩回，增加丝杠112的移动量。因而，虽然图4-7示出了棘轮118具有11个齿119，但是具有更多或更少齿119的棘轮118也在本发明的范围内。

设备100还可以包括推进部件的对开螺母128，其可滑动地连接至外壳126。如图1-3中所示，推进部件128可以接收在槽129中。在图4中示出了推进部件128的典型实施方式。典型推进部件128可以包括握持部分400和槽402。当推进部件128接收在槽129中时，丝杠112可以延伸通过推进部件128。

槽402的内表面404可以包括其上形成有螺纹的螺纹部分406。螺纹部分406的螺纹可以配置以匹配地啮合形成在丝杠112的螺纹表面113上的螺纹。在一些实施方式中，螺纹部分406可以沿着槽402的半圆形端延伸。例如，螺纹部分406可以沿着槽402的端408而延伸大约180°。在其他实施方式中，螺纹部分406可以或多或少地沿着内表面404延伸。

当需要丝杠112通过注射器102的腔108推进时，用户可以抓握握持部分400，并且将推进部件滑入槽中，从而内表面404的螺纹部分406啮合丝杠112的螺纹表面113。因而，随着丝杠112旋转（诸如由棘齿机构），匹配的螺纹表面使得丝杠112在箭头103的方向上推进通过腔108（如图2中所示）。当由棘齿机构的致动而防止丝杠112的推进时，用户可以缩回推进部件128，从而内表面404的螺纹部分406从丝杠112的螺纹表面113上脱离。在这种结构件中，丝杠112的旋转不引起丝杠112推进通过腔108。因而，丝杠可以在对应于箭头103、105的任一方向上在腔108内自由可滑动。

当丝杠112和推进部件128不啮合时，丝杠112和柱塞110可以在箭头105的方向上通过腔108缩回（如图2中所示）。在箭头105的方向上滑动丝杠112和柱塞110同时丝杠112与推进部件128脱离，可以用于将诸如药物或其他所需材料的材料装载进入腔108。随着将所需的材料装载入腔108内，推进部件128可以与丝杠112啮合，这随后允许致动系统111控制从注射器102中分配的流体。由于设备100所提供的对从其分配材料的精确控制，较不需要确保将特定过程所需的精确量材料装载入注射器102中。相反地，只要将足够量的材料装载入注射器102中，就可以使用致动系统111来控制材料的分配量和/或速度。

虽然推进部件128示为具有细长槽的部件，但是本发明不局限于此。因此，推进部件128可以具有其他形式。例如，图5示出了推进部件528的备选实施方式。如图5中所示，推进部件128可以包括握持部分500和半圆形凹槽502。凹槽502的内表面504可以具有螺纹，用于以与上述类似的方式而与丝杠112的螺纹表面113可螺纹地啮合。然而，由于推进部件528未捕获丝杠112，可以从形成在外壳126中的凹槽129中移除推进部件528。因而，在其他实施方式中，推进部件128可以是对开螺母。

再次参考图1和3，致动系统111还可以包括致动器130。致动器130可操作以启动棘轮118。在图1和3所示的典型致动系统111中，致动器130是气动致动器。在其他情况下，致动器130可以是液压致动器。在另一些实施方式中，致动器130可以是电致动器。另外，致动器130可以是可操作以产生摆动作用的任意合适的致动器。

致动器130包括端口132和134，气压被交替循环通过其中以致动其中的部件。例如，致动器130可以包括隔膜，而气压可以交替地施加至隔膜的两侧以摆动隔膜。在其他情况下，可以将气压施加在部件的单个表面上，而可以将与气压相反的偏压力施加在部件上。例如，可以经由弹簧、压力或另外合适的方式而施加偏压力。因而，施加至致动器130内的部件一侧上的脉冲气压与偏压力组合可操作，以摆动部件，并且因而产生致动器130的摆动运动。虽然示出了气动致动器，但是应当理解，致动器130可以是能够向框架136提供摆动运动的任意类型的致动器。例如，致动器130可以是螺线管、电磁致动器、压电致动器或其他合适的致动器。

如图3中所示，气动致动器130经由轴杆39而连接至框架136。轴杆可以连接至致动器130，从而使得轴杆139沿着箭头144和146的方向而摆动。如下文将讨论的，框架136的摆动运动使棘轮118在单一方向上旋转。

如图所示，例如，在图6中，框架136可以包括配置以啮合棘轮118的齿119的棘爪138和140。在所示的实例中，棘爪138和140分别形成在挠性部件139和141上，其从框架136的两侧向内延伸。棘爪138和140分别从挠性部件139和141的端部143和145朝向形成在棘轮118上的齿119延伸。在一些实施方式中，棘爪138和140设置彼此偏差近似180°。然而，在其他情况下，棘爪138、140可以彼此角度偏差大于或小于180°。

再次参考图6-9，每个棘爪138、140可以包括锥形前导面147和后面149，每个齿119可以包括锥形前导面151和后面153。棘爪138、140的前导面147适于沿着齿119的前导面151滑动，而棘爪138、140的后面149适于啮合齿的后面153。如图所示，齿119还可以包括顶面155。然而，在其他实施方式中，齿的前导面151和后面153可以彼此相交，由此消除顶面155。因而，在一些实施方式中，可以包括顶面155，而在其他实施方式中，可以消除顶面155。

在操作中，框架136响应于致动器130而在箭头144和146所示的两个相反方向上摆动，如上所述。在一些实施方式中，框架136在箭头144和146的方向上的摆动垂直于丝杠112的纵轴线142的方向。如图7中所示，棘爪140的后面149与一个齿119a的后面153啮合，而棘爪138的前导面147与齿119b的前导面151接触。随着框架136在箭头146的方向上移动，由于啮合后面149、153，棘爪140使得棘轮118顺时针旋转。随着棘轮118旋转，棘爪138的前导面147在前导面151和顶面155上滑动，使得当挠性部件139弯曲时棘爪138移动远离棘轮118。一旦棘轮138延伸超过齿119b，挠性部件139偏压棘爪138，以返回静止位置。即，随着挠性部件139中的弯曲被释放，挠性部件139朝向棘轮118移动棘爪138。其后，棘爪138的后面149朝向齿119b的后面153，如图8中所示。

当框架136反转方向并且在箭头144的方向上移动时，棘爪138的后面149啮合齿119b的后面153，以继续在顺时针方向上旋转棘轮118。随着棘轮118旋转，挠性部件141弯曲，允许棘爪140移动远离棘轮118以及棘爪140的前导面147在齿119c的前导面151和顶面155上滑动，直到齿119c移动超过棘爪140。当框架136在箭头144的方向上到达其移动的终点时，框架136再次反转方向并在箭头146的方向上移动以继续旋转棘轮118。因而，随着框架136在箭头144的方向上移动时，棘爪138啮合棘轮118的齿，并且使得棘轮118在箭头148的方向上旋转，而棘爪140到达另一相邻齿上。因此，随着框架136摆动，棘爪138、140协作以在相同方向上旋转棘轮118。因而，框架136在两个相反方向上的摆动使得棘爪138和140啮合棘轮118，并且引起棘轮118在箭头148的方向、如图4中所示的顺时针方向上旋转。

框架136在箭头144或146的任一方向上的完整移动（称作为“冲程”）可操作以使得未啮合棘爪通过棘轮136的单一齿119，所述未啮合的棘爪即其前导面147在齿的前导面151上滑动的棘爪。此外，在一些实施方式中，诸如其中棘轮包括11个齿的实施方式，框架136在箭头144或146的任一方向上的每个移动可以使得丝杠112旋转回转的1/22。在其他实施方式中，丝杠112可以旋转更大或更小量。可以例如由框架136的冲程大小以及棘轮118上的齿119的数量来限定丝杠112对应于框架136在箭头144或146的任一方向上的冲程的旋转量。此外，可以由形成在丝杠112上的螺纹的螺距以及推进部件128而限定丝杠112和柱塞110沿着轴线142行进的纵向距离。

随着棘轮118响应于棘齿机构135而旋转，由于突出部122和槽124的啮合，丝杠112类似地旋转。因此，丝杠112可以与棘轮118一同旋转。此外，当推进部件128与丝杠112啮合时，丝杠112的旋转引起丝杠112（以及柱塞110）沿着纵轴线142而线性移动通过注射器102的腔108。可以利用柱塞110移动通过腔108而从腔108中注射材料，而在其他实施例中，这可以用于将材料抽吸进入腔108内。此外，可以使用框架136的摆动以在与框架136的摆动运动相反的方向上移动丝杠112和柱塞108。

虽然示为以顺时针方向旋转棘轮118，但是在其他实施方式中，设备100可操作以在逆时针方向上旋转棘轮118。此外，虽然描述了设备100可操作以注射包含在注射器102的腔108内的材料，但是在其他实施方式中，设备100可以配置为，经由棘齿机构135的操作，丝杠112和柱塞110可以在箭头105的方向上（如图2中所示）移动，以将材料抽吸进入腔108中。例如，在一些情况下，典型的设备100可以包括丝杠112和推进部件128，两者具有匹配螺纹以协作而在箭头105的方向上移动丝杠112而将材料抽吸进入腔108。

如上所述，与丝杠112的旋转相关的推进量可以取决于形成在丝杠112的螺纹外表面113上的螺纹以及形成在推进部件128的螺纹部分406上的相应螺纹的螺距。因而，在一些情况下，螺纹外表面113和螺纹部分406的螺纹螺距可以在约0.1mm-1.0mm之间，而尤其在一些实施方式中，在约0.2mm至0.6mm之间。随着螺纹螺距减小，设备100可操作以精确地产生相应的较小移动增量，因为丝杠112的每次旋转转换成丝杠112以及柱塞110的较小量的线性平移。以类似的方式，随着棘轮118上的齿119的数量增加，设备100可操作以精确地产生丝杠112和柱塞110的逐渐增大的较小移动增量，因为框架136的每次摆动引起了棘轮118的较小量的旋转。结果，产生了丝杠112的较小量的旋转。因此，可以选择与丝杠112和推进部件128和/或棘轮118上的齿119的数量相关的螺纹螺距，以限定设备100的所需分辨率（即，框架136的每个冲程，从注射器102排出或者抽吸进入注射器102的材料量）。

另外，还可以选择腔108的横截面尺寸（例如，当腔108具有圆柱形形状时，腔108的直径），以控制从注射器102排出或者抽吸进入注射器102的材料量。随着腔108的尺寸减小，对于柱塞110的给定移动，排出或抽吸更小量的材料。相反地，随着腔108的横截面尺寸增大，对于柱塞108的给定移动，排出或抽吸更多数量的材料。

在一些实施方式中，设备100可操作以控制柱塞110的线性移动的增量小至0.0005英寸或约0.0127mm。同样地，根据一些实施方式，设备100的分辨率可以在0.02微升至1.0微升的范围内。根据其他实施例，分辨率可以小于0.02微升或大于1.0微升。例如，在一些实施方式中，设备100的分辨率可以是0.025微升。

除了精确地控制从注射器102分配的流体量之外，注射器设备100还可以控制从注射器102分配材料的流速。例如，可以通过调节框架136的摆动速率，可以控制流速。对于给定设备100，摆动速率越高，棘轮118的旋转速率越高，因而，柱塞110线性移动通过腔108的速度越快。相反地，摆动速率越低，棘轮118的旋转速率越低，因而，柱塞110线性移动通过腔108的速度越低。因此，控制框架136的摆动速度，设备100可以用于控制从注射器102排出或者抽吸进入注射器102的材料的流速。由于致动器130控制框架136的摆动，可以使用其中致动器是从动致动器130的速度以控制从注射器102排出或者抽吸进入注射器102的材料的速度。

在一些情况下，通过确定框架136的每个冲程（其可以例如由棘轮118上的齿数、与丝杠112和推进部件128相关的螺纹螺距以及注射器102的腔108的形状所确定）将分配的流体量，并且致动致动器130而产生框架136的所需摆动速率（例如，每单位时间摆动的次数）而实现所需的流速以实现特定流速。在一些情况下，设备100可操作以通过快速地分配多次离散的微体积流体而产生材料流动。在其他实施方式中，设备100可以用于以类似方式产生流入注射器102的流体流动。微体积的高频率串联形成了具有高体积精确性和高流速精确性的相对平稳的流体流动。因此，可以基于框架的每次摆动而分配的流体的微体积来确定对特定流速的合适致动模式的计算。

例如，如果框架136的每个冲程，设备100分配0.0005ml的流体，那么对于框架的每次完整摆动（即在框架136在箭头144的方向上平移并且随后在箭头146的方向上返回），设备100将分配（或抽吸）0.001ml的流体。因此，如果需要每秒分配0.01ml的流体，那么可以调节致动器130以使得框架每秒摆动10次完整摆动。类似地，如果需要每秒分配0.1ml的流体，那么可以调节致动器130以使得框架每秒摆动100次完整摆动。在一些情况下，可以控制致动器130的占空因数，而以驱动框架136以对应于流入或流出注射器102的材料的所需流速的速度摆动。因而，基于例如致动器130的摆动速率、棘轮118上的齿119的数量、与丝杠112和推进部件128相关的螺纹螺距以及腔108的外形，可以确定或选择设备100的所需流速。

图10示出了典型的装置200。尤其，装置200可以包括类似于上述讨论的设备100的眼科设备202。在一些情况下，设备202可以用于将诸如药物的材料注入患者眼内。在其他实施方式中，设备202可以用于从患者眼内抽吸材料。设备202可以包括分配器204和连接至分配器的丝杠206，从而丝杠206相对于分配器204的线性移动可以使得材料从分配器204的腔内分配出。丝杠206的移动可以由通过外壳210内的连接器而与丝杠206相连的致动器208所驱动，从而致动器208在垂直于丝杠206的纵轴线的方向上产生的摆动运动形成了丝杠206在围绕其纵轴线的单一方向上的旋转。

如图所示，设备202连接至手术控制台212。手术控制台212可以配置以驱动设备202的致动器208以控制从分配器204分配材料的体积和/或流速。在一些情况下，手术控制台212可以包括类似于由美国德克萨斯州的沃思堡的南高速公路6201号的AlconLaboratories有限公司生产的VisionSystem提供的产品所类似的特征、连接和界面。如图所示，手术控制台212可以包括推车底座214，其向手术控制台212提供了便携性。手术控制台212还可以包括连接面板216，以在设备202和手术控制台212之间提供界面。连接器218可以用于将设备202连接至连接面板216。

连接器218提供的连通性可以取决于包括在设备202内的致动器208的类型。例如，连接器218可以包括一根或多根电线、一根或多根电缆、一个或多个管或者其他连接器，或者连接器218可以包括一根或多根电线、电缆、管和/或其他连接器的任意组合。例如，当致动器208是气动致动器时，连接器218可以包括一个或多个管，用于将气压传递至致动器208或者从其中传递出。在其他情况下，致动器208可以是电致动器。同样地，连接器218可以包括一根或多根电线或缆线，例如，以将电源和/或信号从手术控制台212传递至致动器208。

如上所述，手术控制台212可以配置以驱动设备202的致动器208，以便于控制从分配器204分配的材料的体积和/或流速。因此，手术控制台212可以包括具有相关存储器的一个或多个处理器，其可以例如编程以控制致动器208，以实现所需体积和/或流速。处理器可以考虑诸如所需体积、所需流速、棘轮上的齿数、与丝杠相关的螺纹螺距和分配器的腔形状的因素。处理器还可以利用与一个或多个其他因素相关的其他信息。在一些情况下，用户可以选择所需的体积和/或所需流速。此外，在一些情况下，用户可以选择或输入与注射器系统202的参数相关的信息。在其他情况下，与设备202相关的信息可以存储在设备202携带的存储器中，其可由手术控制台212读取，从而当设备202连接至手术控制台212时，信息可以由手术控制台212读取和利用。

图10-19示出了可以用于精确地控制材料的注入或抽吸的设备的其他典型实施方式。设备800可以包括限定孔837的外壳826、连接至外壳826的注射器802、连接至注射器802的针806、丝杠812和推进部件828。注射器802、针806、丝杠812和推进部件828可以类似于上述的其相应部件并且可类似地操作。外壳826还可以包括第一端口通道850和第二通道852，其与孔837流体相通。注射器802包括与针806的内腔流体相通的腔808。丝杠812延伸通过腔810，而柱塞810例如以上述关于丝杠112和柱塞110所述的方式连接至丝杠812。该设备还可以包括棘齿机构835，其包括可滑动地设置在孔837中的框架836。框架836可以包括第一端860和第二端870。棘齿机构835还可以包括类似于上述的棘轮118的棘轮818。

框架836可以包括挠性部件839、840，类似于挠性部件139、140。棘爪838和840分别连接至挠性部件839、840，并且以上述相对于棘爪138和140所述的方式啮合棘轮818。框架836还可以包括密封部件854，以在孔837的内壁和框架837之间形成密封。

在操作中，将诸如加压气体或液体的流体交替地引入通道850、852。流体压力可以作用在第一端860和第二端870上，使得框架836在孔837中摆动。框架836在孔837中的摆动操作棘齿机构835以线性地移动丝杠812和柱塞810通过腔808。因而，在所述的实施方式中，通道850、852、孔837和框架836的组合操作为致动器，以驱动设备800内的丝杠812和柱塞810。由于更简单的结构和减少数量的部件，该结构可以更简略。此外，典型的设备800还可以具有更小的尺寸，其在受限空间中的手术中可能是所需的。此外，孔837接近第一端860和第二端870的体积可以最小化，以减少在特定方向上移动框架836所需的时间量。然而，在其他情况下，孔837接近第一端860和第二端870的体积尺寸可以是任意所需的尺寸。

此外，在一些实施方式中，诸如如图13中所示，诸如通道850的单一通道可以在邻近于框架836的第一端860处与孔837相连通。挠性部件872可以设置在框架836的第二端870和孔837的端表面864之间。通风口可以与孔837接近挠性部件872的部分相连通，以防止在框架836移动期间形成真空。因而，可以利用将流体脉冲地通过第一通道850而抵靠框架836的第一端860，以摆动框架836，挠性部件提供偏压以作用抵靠加压流体。

虽然孔837和框架836示为圆柱形，但是本发明不局限于此。相反地，孔837和框架836可以具有任意合适的形状。例如，孔837和框架836可以具有任意合适的横截面形状。

如图20中所示，手术控制台212包括显示器220。在一些情况下，用户可以利用显示器220，以输入或选择与装置200相关的所需信息，诸如手术控制台212和/或设备202。例如，用户可以与显示器220或手术控制台212的其他控制器交互作用，以限定将由设备202递送或者抽吸进入设备202的材料体积、与设备202相关的流速，以及与典型装置200相关的其他所需参数。在一些情况下，手术控制台212可以包括其他输入设备，诸如键盘和/或鼠标，以允许用户调节装置200的控制参数。

手术控制台212可以配置以向用户提供与控制从设备202的材料流出或至设备202的材料流入相关的大范围选择，包括但不局限于流速、单个致动体积、总体积、分配时间（即在预选定的时间量中分配或抽吸的预选材料体积）等。单个致动体积也称为剂量体积，是单次致动用户致动器、诸如脚踏开关222而分配（或抽吸）的材料量。用户可以控制剂量体积，以便于控制每次致动器的致动、诸如脚踏开关222所分配（或抽吸）的材料量。这允许用户在手术过程期间使用设备202形成对限定材料量的多次受控注射或抽吸。应当理解，包含在设备202内的材料总体积指的是在手术过程期间能够从设备202分配的流体总体积或者设备202能够抽吸的材料总量，而不考虑需要启动致动器208的次数。

在一些情况下，用户可以在手术过程之前选择所需的控制参数。一旦建立了所需参数，通过使用输入设备，诸如通过启动包括在脚踏开关222上的一个或多个机构，用户可以控制装置200的一个或多个方面，诸如设备202的操作。例如，可以使用脚踏开关222以使得根据所选的参数形成由系统递送的材料的所需剂量和/或流速。这允许根据用户所需的偏好和/或特定类型的手术过程而定制装置200。此外，由于许多眼科手术过程在执行过程中，用户通过显微镜观察手术部位，用户在一些实施方式中可以递送或者在其他实施方式中抽吸所需量的材料，和/或所需材料流速，同时聚焦在设备202的位置，而无需从显微镜上转移目光以调节设备202。

本文所述的设备、系统和方法适于注射或抽吸大量的材料。这种材料的实例包括但不局限于抗凝血剂、治疗药物、抗VEGF药物、用于修复视网膜脱落或眼泪的短期视网膜填塞物（例如全氟化碳液体）、长期视网膜填塞无（例如，硅油、空气/全氟化碳气体混合物）、抗感染药、消炎药、抗感染药/消炎药和/或其他材料。

虽然已经示出和描述了示意性实施方式，但是在前述本发明中可以预期大量修改、改变和替换方案。应当理解，可以对前述本发明进行这种改变，而不脱离本发明的范围。因此，适当的是，应当广义地并且以与本发明一致的方式理解随附权利要求。

Claims (28)

1.一种用于注入或抽吸的医用系统，包括：

细长本体，所述细长本体限定适于容纳材料的腔，所述细长本体包括与所述腔连通的第一开口；

在所述腔内可移动的结构件，所述结构件适于在所述腔内移动以通过所述第一开口从所述腔内排出一定量的材料；

丝杠，所述丝杠包括：连接至所述结构件的第一部分，第二部分，以及纵轴线；

棘轮，所述棘轮包括多个齿，所述棘轮连接至所述丝杠，所述丝杠能够随着所述棘轮旋转；

框架部件，所述框架部件包括：第一棘爪；以及第二棘爪，所述第一棘爪和第二棘爪适于啮合所述棘轮的齿；以及

致动器，所述致动器可操作以使得所述框架部件垂直于所述丝杠的纵轴线摆动，使得所述第一棘爪和第二棘爪啮合所述棘轮的所述齿，以在单一方向上旋转所述棘轮；

其中，所述丝杠的至少一部分限定了平行所述纵轴线延伸的通道，其中所述棘轮还包括突出部，并且其中所述棘轮的所述突出部接收在所述通道内。

2.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述细长本体是注射器。

3.根据权利要求2所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中在所述腔内可移动的所述结构件是柱塞。

4.根据权利要求2所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述细长本体的所述第一开口由针限定。

5.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述丝杠的所述第一部分可移动地连接至在所述腔内可移动的所述结构件。

6.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述丝杠连接至所述棘轮，使得所述丝杠能够相对于所述丝杠沿着所述纵轴线滑动。

7.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，还包括可选择性与所述丝杠啮合的推进部件。

8.根据权利要求7所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中当所述丝杠旋转时，所述推进部件与所述丝杠的啮合促使所述结构件在所述腔内相对于所述细长本体平移。

9.根据权利要求8所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述推进部件与所述丝杠的脱离允许在所述丝杠不旋转的情况下相对于所述细长本体而手动平移所述丝杠。

10.根据权利要求7所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述丝杠包括螺纹部分，其中所述推进部件包括螺纹部分，并且其中所述丝杠的螺纹部分和所述推进部分的螺纹部分协作以将所述丝杠的旋转转换成所述丝杠沿着所述纵轴线的线性移动。

11.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述第一棘爪布置在所述棘轮的第一侧上，所述第二棘爪布置在所述棘轮的与所述第一棘爪大体相对的第二侧上。

12.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述致动器是气动致动器。

13.根据权利要求12所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述气动致动器是双作用活塞。

14.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述致动器是液压致动器。

15.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述致动器是电致动器。

16.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述致动器是螺线管。

17.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，还包括能够操作以控制所述致动器的致动的控制系统，其中所述致动器与所述控制系统相连通。

18.根据权利要求17所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述控制系统包括用户致动的控制器，所述控制器可操作以选择性地启动致动器。

19.根据权利要求18所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述用户致动的控制器是脚踏开关。

20.根据权利要求18所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述控制系统还包括交互式控制面板，所述交互式控制面板能够操作以从用户接收与从所述腔中所分配的材料相关的一个或多个参数。

21.根据权利要求20所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中一个或多个参数包括剂量体积、最大总剂量体积和流速中的至少一个。

22.根据权利要求21所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述控制系统能够操作以使得一个或多个参数与所述致动器的摆动次数或所述致动器的摆动速率中的至少一个相关联。

23.如权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，其中所述框架部件还包括：与所述第一棘爪连接的第一挠性部件；以及与所述第二棘爪连接的第二挠性部件。

24.根据权利要求1所述的用于注入或抽吸的医用系统，还包括一外壳，其中所述框架部件还包括第一端表面以及与所述第一端表面相对的第二端表面；其中所述外壳包括：孔，所述框架部件设置在所述孔中，以及与所述框架部件的第一端表面相邻的第一通道；其中所述致动器包括所述框架部件的第一端表面以及与所述框架部件的第一侧相邻的第一通道。

25.一种用于注入或抽吸的医用装置，包括：

限定腔的注射器本体；

柱塞，所述柱塞布置在所述腔内，所述柱塞能够在所述腔内沿着所述注射器本体的长度移动以从所述腔中分配材料；

连接至所述柱塞的丝杠；

棘轮，所述棘轮包括多个齿，所述棘轮连接至所述丝杠，使得所述棘轮的旋转引起所述丝杠的旋转；

结构件，所述结构件包括至少一个棘爪，所述棘爪被构造成啮合所述棘轮的齿；以及

机构，所述机构能够操作以使所述结构件垂直于所述丝杠的纵轴线的方向摆动，从而所述结构件的垂直于所述丝杠的纵轴线的摆动使所述结构件的至少一个棘爪以导致所述棘轮在一个方向上的旋转的方式啮合所述棘轮的齿；

可选择性与所述丝杠啮合的推进部件；

其中所述丝杠包括螺纹部分，其中所述推进部件包括螺纹部分，并且其中所述丝杠的螺纹部分和所述推进部分的螺纹部分协作以将所述丝杠的旋转转换成所述丝杠沿着所述纵轴线的线性移动。

26.根据权利要求25所述的用于注入或抽吸的医用装置，其中至少一个棘爪包括：第一棘爪；以及第二棘爪，所述第一棘爪布置在所述棘轮的第一侧上，而第二棘爪布置在所述棘轮的与第一棘爪大体相对的第二侧上，从而在结构件的摆动期间，所述第一棘爪和第二棘爪交替地啮合所述棘轮。

27.根据权利要求26所述的用于注入或抽吸的医用装置，其中所述机构从包括气动致动器、液压致动器、电致动器、压电致动器和螺线管的组中选择。

28.根据权利要求27所述的用于注入或抽吸的医用装置，其中所述机构与控制所述机构的致动的控制系统相连通，所述控制系统包括：用户致动的控制器，用于选择性地启动所述机构；以及具有用户界面的控制面板，其允许用户设定与从所述腔中所分配的材料相关的一个或多个参数，所述一个或多个参数包括剂量体积、最大总剂量体积、分配时间和流速中的一个或多个。