CN103313753B - 造影剂注射器注射筒的入口阀系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于将造影注射剂注射到患者体内的注射筒。入口阀系统与注射筒相关联，所述入口阀系统可用具有在约1厘泊至约30厘泊范围内的任何粘度的造影注射剂来操作。入口阀系统与注射筒相关联，所述入口阀系统包括密度小于或等于1克每立方厘米的阀构件。一种具有这种注射筒的造影剂注射器系统。
Description
相关申请
本申请要求于2010年11月24日提交、标题为“Contrast Media InjectorSyringe Inlet Valve System（造影剂注射器注射筒入口阀系统）”、系列号为61/416,993的美国临时专利申请的权益，其公开内容通过参考并入本文。
技术领域
本申请大体涉及一种注射器系统，用于将诸如造影剂的药液注射到活生物体内。
背景技术
许多医疗程序（诸如血管造影术）涉及将造影剂直接注射到患者体内。血管造影术是在包括血管异常或血管受限的心血管疾病的诊断和治疗中使用的一种程序。在血管造影过程中，通过将造影剂通过导管注射到患者的静脉或动脉中来获得心脏或血管结构的放射线摄影影像。所注射的造影剂能传递至与静脉或动脉流体连通的血管结构，其中在该静脉或动脉中进行注射。X-射线穿过身体中注射有造影剂的区域。X-射线由造影剂吸收，产生含有造影剂的血管的放射线摄影轮廓或影像。造影剂本身通常是密度比水大的粘性流体。可取的是，注射到患者体内的造影剂不多于成功执行成像程序所需的造影剂。因此，造影剂的一些制剂包含在给定流体体积中减少了的成像材料量，藉此使其粘性降低且密度减小。通过造影剂的这些制剂，医生具有更多的选择和控制来减少注射到患者体内的成像材料量。
发明内容
本文描述和示出了本发明的各种实施例。在一个实施例中，本发明包括一种造影剂注射器系统，其适于将具有在较广粘度范围内的任何粘度以及在较广密度范围内的任何密度的造影剂注射到患者体内。这种注射器系统允许医生根据患者需求利用单个造影剂注射器系统来使用高粘度、高密度的造影剂或者低粘度、低密度的造影剂。在一些实施例中，注射器系统包括用于将造影剂输送给患者的注射筒。本发明的实施例还包括一种具有入口阀系统的注射筒，其能适应具有在较广粘度范围内的任何粘度以及在较广比重范围内的任何比重的注射造影剂。本发明的实施例还包括用于现有造影剂注射器系统的具有这种入口阀系统的替代注射筒，以及将造影剂注射到患者体内的方法。
本发明的一个或多个实施例的细节将在下面的附图和描述中阐述。通过所述描述和附属内容，其它特征、目的和优点将显而易见。出于例示而非限制的目的来提供所示出和描述的实施例。
附图说明
图1是示出根据本发明一个实施例具有入口阀系统的造影剂注射器系统的透视图。
图2A是示出造影剂注射器系统的第一操作的示图。
图2B是示出造影剂注射器系统的第二操作的示图。
图2C是示出造影剂注射器系统的第三操作的示图。
图3A是示出在第一操作过程中对入口阀系统和歧管的操作的侧面剖视图。
图3B是示出在第二操作过程中对入口阀系统和歧管的操作的侧面剖视图。
图3C是示出在第三操作过程中对入口阀系统和歧管的操作的侧面剖视图。
图3D是示出在第四操作过程中对入口阀系统和歧管的操作的侧面剖视图。
图4A是示出在造影剂注射器系统的第一操作过程中对入口阀系统的操作的侧面剖视图。
图4B是示出在造影剂注射器系统的第二操作过程中对入口阀系统的操作的侧面剖视图。
图4C是示出在造影剂注射器系统的第三操作过程中对入口阀系统的操作的侧面剖视图。
图5是根据本发明一个实施例具有入口阀系统的注射筒的侧视图。
图6A是根据本发明一个实施例具有入口阀系统的入口端口的侧面剖视图。
图6B是根据本发明另一实施例具有入口阀系统的入口端口处于流体填充操作期间的侧面剖视图。
图6C是根据图6B中所示的本发明实施例具有入口阀系统的入口端口处于患者注射操作期间的侧面剖视图。
图7A是根据本发明一个实施例的阀构件的前视图。
图7B是根据本发明另一实施例的阀构件的底视图。
图8是根据本发明一个实施例的阀构件的透视图。
图9是根据本发明一个实施例的阀构件的透视图。
图10A是在根据本发明一个实施例的阀构件保持装置的顶视图。
图10B是在根据本发明另一实施例的阀构件保持装置的顶视图。
图11是根据本发明一个实施例具有入口阀系统的入口端口的侧面剖视图。
具体实施方式
在本文中参考附图描述了各种示例性实施例，在附图中相同的附图标记描述相同的元件。对上方、下方、水平、竖直、前、后、左、右等的引用应该指的是注射筒在正确定位于造影剂注射器系统内时的取向。
如下面所进一步描述，本发明的实施例包括具有入口阀系统的注射筒以及具有这种入口阀系统的注射器系统，所述注射筒能够适应具有在较广粘度范围内的任何粘度和/或在较广密度范围内的任何密度的各种造影剂。这种注射筒和入口阀系统可以与任何造影剂注射器系统一起使用，包括由明尼苏达州伊登普雷里市的ACIST Medical Systems，Inc.提供的CVi造影剂注射器系统。造影剂注射器系统的实施例和入口阀系统的一般性操作将被描述，接下来是对适于适应各种造影剂的入口阀系统的描述。描述了造影剂注射器系统、标题为“Infinitely Refillable Syringe（无限可再填充的注射筒）”的美国专利第6656157号的有关部分通过参考并入本文。
图1示出了造影剂注射器系统10，用于在医疗程序（诸如血管造影术）中在医生的交互式控制下将造影剂注射到血管内。如所示，系统10包括主控制台12、手持遥控器14、注射筒保持器16、注射筒主体18、注射筒柱塞/活塞20、放射线摄影物质容器（瓶）22、入口阀系统24、歧管26、高压管28、导管30、患者用药端口32、三通旋塞34、T型连接器36、压力传感器38、旋塞40、管42、蠕动泵44、盐水止回阀46、废物止回阀48、盐水袋50、废物袋52以及袋支撑架53。应当指出的是，系统10仅仅是根据本发明的造影剂注射器系统的一个实施例。其它实施例可包括第二注射筒保持器、注射筒主体以及与盐水袋连通而不是与图1中所示的蠕动泵连通的注射筒柱塞。
在所示的实施例中，控制台12容纳用于系统10的电气控制元件，以及驱动活塞/柱塞20和蠕动泵44的电机。在控制台12的前表面上，用户界面54提供控制开关56和显示器58，通过控制开关56和显示器58用户可输入控制设置并且监控系统10的操作状态。
遥控器14可以由电缆60连接至控制台12（但是在其它实施例中，遥控器14可通过诸如RF（射频）、红外光学元件或超声波链接的无线连接来连接）。在图1所示的实施例中，遥控器14是手持式控制器，其包括重置按钮开关62和盐水按钮开关64，相应地，以及流率控制杆或触发器66。通过按压触发器66，用户可将命令信号提供给控制台12来提供连续可变的注射速率。
如图1所示，注射筒保持器16从控制台12的左手侧突出。注射筒保持器16优选为透明材料，并且包括半圆筒形的后部壳体68、半圆筒形的前门70（在图1中以打开位置示出）以及容器保持器72。
注射筒主体18总体上包括透明或半透明的塑料圆筒，其开口端74连接至控制台12。注射筒主体18的封闭端76包括两个端口：入口端口78和出口端口80。柱塞/活塞20可在注射筒主体18内移动。柱塞/活塞20连接至位于控制台12内的电机并且由其驱动。
造影剂容器22通过入口阀系统24连接到入口端口78。放射线摄影造影剂从容器22中被抽吸、通过入口阀系统24和入口端口78进入到由注射器主体18和柱塞/活塞20所限定的泵送室内。入口阀系统24为单向阀，其允许空气从注射筒主体18流回到容器22内，但是其在完全关闭时将不允许放射线摄影造影剂从注射筒主体18流至容器22。
在图1中，注射筒主体18的出口端口80连接至歧管26。歧管26包括弹簧偏置的滑阀，其通常连接传感器/盐水端口82和患者端口84。在将要注射造影剂时，造影剂的压力使滑阀改变状态，以使出口端口80连接至患者端口84。可以使用在造影剂和盐水之间选择性地连通的其它类型的阀，包括在申请人的美国专利第7,617,837号中描述的弹性体型阀。
在所示的实施例中，高压管28是将患者端口84连接到导管30的柔性管。三通旋塞34位于管28的远端处。可旋转的路厄锁合连接器86连接到旋塞34且在导管30的近端处与路厄连接器88配合。旋塞34阻断或允许管28和导管30之间的流动，或者将用药端口32连接至导管30（用于在药物要通过导管30输送给患者时使用）。
当导管30放置于患者体内、但未进行造影剂注射时，压力传感器38能通过流体柱监控血压，所述流体柱自导管28、管30、患者端口84、歧管26、传感器/盐水端口82、管90、T型连接器36和管92延伸。在所示的实施例中，传感器38具有相关联的旋塞40，其允许传感器38在校准过程暴露于大气压力，而且还允许去除/排出截留的空气，所以可以用盐水冲洗传感器38的圆顶腔室。
蠕动泵44将盐水溶液从袋50通过盐水止回阀46、管42、T型连接器36和管90供应至盐水端口82。在操作蠕动泵44以供应盐水溶液时，盐水溶液通过歧管26供应至患者端口84，然后通过管28供应至导管30。还在相反方向上操作蠕动泵44，以便流体自导管30抽吸，进而通过管28、歧管26、管90、T型连接器36和管42进入至废物单向阀48，然后进入到废物收集袋52内。如上所述，盐水可替代性地用注射筒系统而不是蠕动泵输送给患者。
在使用中，用户（通常为医生）将安全参数输入到系统10内，所述安全参数将适用于注射放射线摄影造影剂。这些安全参数通常包括在任一注射过程中要被注射的放射线摄影造影剂的最大量、注射的最大流率、在注射筒主体18内产生的最大压力以及注射的最大上升时间或加速度。为了致动造影剂的注射，用户通过按压触发器66来操作遥控器14。在预设的安全参数内，随着触发器66的力或行进距离增加，系统10使得注射的流率增大。
出于例示的目的，现在将描述对系统10的代表性操作，包括造影剂填充、空气清除和患者注射操作。当然，系统10也可以配置成执行许多其它类型的操作，包括例如盐水冲洗和患者压力监控操作。
图2A所例示的造影剂填充操作包括用来自容器（造影剂供给源）22的造影剂填充注射筒主体18。在系统10的初始设置期间执行造影剂填充操作，且每当注射筒主体18内的放射线摄影造影剂减少时，就可以在对系统10的操作期间反复执行造影剂填充操作。在系统10的初始设置期间，柱塞/活塞20最初被驱动至其邻近注射筒主体18封闭端部76的最靠前位置。这会将处于注射筒主体18内的大部分空气排出到大气中。然后，柱塞/活塞20回缩，这在注射筒主体18内形成真空，该真空通过入口阀系统24、再通过入口端口78将造影剂从容器22中抽吸到注射筒主体18中。
造影剂填充操作将通常导致一些空气被抽吸到或残留于注射筒主体18内。当然，重要的是防止空气通过导管30而被注射到患者体内。两个端口在不同高度处的定位在注射期间防止气泡方面更具安全性。此外，在一些实施例中，注射筒可以相对于水平面成一定角度（例如，与水平面成约10度的角度）来放置，使得其封闭端和入口端口78处在高于其开口端的高度。这样一种实施例有利于通过入口端口78将空气从注射筒中去除。
在空气清除操作中，如图2B所示，柱塞/活塞20向前行进来排出在注射筒主体18内截留的空气。轻于造影剂的空气聚集在注射筒主体18的顶部附近。随着柱塞/活塞20向前移动，空气通过入口端口78和入口阀系统24从注射筒主体18排出。在图2B所示的实施例中，入口阀系统24允许造影剂从容器22流动到入口端口78，但不会允许造影剂沿相反的方向从入口端口78流动到容器22。然而，入口阀系统24将允许空气从入口端口78流动到容器22，直到在注射筒内形成足以关闭入口阀系统的压力。
图2C例示出患者注射操作。在该操作中，柱塞/活塞20在控制遥控器14触发器66的用户的交互式控制下向前行进。柱塞/活塞20的运动形成液压压力，以迫使造影剂通过出口端口80离开注射筒主体18并且通过歧管26和高压管28进入到导管30内。如图2C所示，注射筒的出口端口80和患者端口84连接，用于在患者注射操作期间的流体流动。
在所示的实施例中，歧管26包括一个阀，所述阀控制患者端口84与注射筒出口端口80或传感器/盐水端口82之间的流体连接途径。如所示，歧管26可包括滑阀，其被弹簧偏置，以使患者端口84正常地连接到传感器/盐水端口82（如图2A和2B所例示）。当由柱塞/活塞20向前运动而在注射筒排出端口80处形成压力时，作用于滑阀的偏置力被克服，以使注射筒出口端口80连接至患者端口84，并且传感器/盐水端口82断开歧管26内的阀，从而保护压力传感器38免于暴露在由患者注射操作所产生的高压下。滑阀响应于增大从注射筒出口端口80施加到其上的压力而在患者注射操作过程中自动地打开。当在每次患者注射操作末由柱塞/活塞20回缩而施加些许真空时，滑阀关闭并返回到其初始位置，允许患者端口84连接到传感器38。在替代性的实施例中，歧管26内的阀是机电阀或电机驱动阀，其在合适的时刻致动以便将注射筒出口端口80或传感器/盐水端口82连接至患者端口84。在这种实施例中，可由控制台12来控制致动机构。在该替代性的实施例中，所述阀再次保护压力传感器38免于暴露在高压下。
可通过任何合适的方法来控制造影剂注射器系统的操作。通常情况下，控制系统将包括数字式计算机，其接收来自遥控器14和前面板控制开关56的输入信号，以及将信号提供给显示器58以显示操作数据、警报、状态信息以及操作员提示，并通过电机驱动电路由电机来控制柱塞/活塞20的运动。
图3A至3D及图4A至4C例示了在造影剂填充、空气清除和患者注射操作期间的入口阀系统24和歧管26实施例的一般性操作。
图3A和4A例示了在造影剂填充操作期间的入口阀系统24、歧管26、注射筒主体18以及柱塞/活塞20的一个实施例。如所示，入口阀系统24包括阀构件350，在图3A和4B中，该阀构件在阀腔352内定位于下部坐落位置处。出于例示的目的，阀构件在图3A至4C中被表示为球。然而，如以下所进一步讨论，根据本发明的实施例，阀构件350可包括各种形状和特征。如所示，造影剂通过柱塞/活塞20的向后运动而被抽吸到注射筒主体18内。造影剂流经阀构件350周围的通道354并进入到入口端口78内。
如所示，歧管26包括弹簧加载的滑阀360，其包括滑阀主体362、轴364、O型环366、368和370、偏置弹簧372以及固持器374。如图3A所示，在造影剂填充操作期间，偏置弹簧372促使滑阀主体362朝向注射筒主体18到达其最右侧位置。在该位置，滑阀主体362阻塞注射筒主体18的出口端口80，同时通过对角线通道376将传感器/盐水端口82连接到患者端口84。一方面O形环366和368，以及另一方面O型环370，位于对角线通道376的相反侧上以便提供流体密封。
图3B和4B例示了空气清除操作的一个实施例。注射筒主体18已充满了造影剂流体，但还含有截留的空气。柱塞/活塞20向前驱动迫使空气通过入口端口78以及通过阀构件周围的入口阀系统24离开注射筒主体18。
在空气清除操作期间，滑阀360处于与图3A中相同的位置。对角线通道376连接传感器/盐水端口82与患者端口84。结果是，可在空气清除（以及造影剂填充）操作期间执行对压力传感器38的压力监控。
图3C和4C例示了歧管26和入口阀系统24在空气清除操作之末和患者注射操作之初的状态。在图3C中，所有的空气已从注射筒主体18排出。阀构件350可浮在放射线摄影造影剂上，以便在所有的空气都已去除、以及放射线摄影造影剂开始从注射筒主体18中流出并通过入口端口78到达阀室352时，阀构件350向上移动到其上部坐落位置。阀构件350阻断造影剂的任何持续的向上流动，如图3C和4C所例示。
在图3C所例示的状态下，注射筒主体18内的压力、特别是出口端口80中的压力还没有达到克服弹簧372偏置力的水平。其结果是，滑阀主体362尚未移动到左侧以及对角线通道376继续连接传感器/盐水端口82与患者端口84。
图3D例示了患者注射操作的一个实施例。柱塞/活塞20向前移动，且入口阀系统24关闭。出口端口80处的压力已变得高到足以克服弹簧372的偏置力。滑阀主体362被驱动到左侧，以使出口端口80连接到患者端口84。同时滑阀主体362阻塞传感器/盐水端口82。由于滑阀360的操作，由柱塞/活塞20的运动和注射筒主体18所产生的高压直接连接到患者端口84，同时保护盐水端口82和压力传感器38免受高压。用于致动的压力可以是可变的，且可在制造之后通过增加或减少注射筒的预加载荷来确定。
现在将进一步描述根据本发明入口阀系统的实施例。图5示出注射筒主体18的侧视图，注射筒主体18具有邻近其封闭端76且与其开口端74相反地设置在入口端口78内的入口阀系统24。在某些实施例中，入口阀系统24包括阀构件350、阀座400以及阀构件保持装置410。阀构件350可选择性地抵靠阀座400定位，以选择性地允许造影剂通过入口端口78进入到注射筒主体18内。
如图5所示，在一些实施例中，阀构件350和阀座400都设置于流体入口端口78中，流体入口端口78还用作用于入口阀系统的壳体。阀构件350响应于与注射筒主体18接合的活塞/柱塞20的移动而选择性地定位于阀座和阀保持装置之间。当阀构件350与阀座400完全接合时，入口阀系统关闭。所述阀构件保持装置410有助于保持阀构件350，使得阀构件350不会完全进入到注射筒主体18内，同时还允许造影剂和空气在阀构件350与保持装置410接触以及阀构件350与保持装置410不接触时沿任一方向流经阀构件350。
如图6A所示，在一些实施例中，阀座400在流体入口端口78内位于阀构件350的上方，阀构件保持装置410在流体入口端口78内位于阀构件350的下方。在这种实施例中，当柱塞/活塞20被抽回而拉动一真空时，阀构件350将接触阀构件保持装置410，并且造影剂将自造影剂容器流经阀构件350、通过阀构件保持装置410、进而进入到注射筒主体18内。返回参考图5，随着柱塞/活塞20朝向注射筒主体18的封闭端76向前行进来对注射筒主体18内的造影剂加压时，阀构件350将自从阀构件保持装置410上升起而最终坐落于阀构件350上方的阀座400内。在一定压力下，没有造影剂能流经阀构件350返回到容器内。以这种方式，当造影注射剂被输送到注射筒主体18内时入口阀系统24自动打开，而当造影注射剂被输送到患者体内时入口阀系统24自动关闭。图6B是根据本发明的实施例具有入口阀系统的入口端口处于流体填充操作期间的侧面剖视图，而图6C是具有入口阀系统的入口端口处于患者注射操作期间的视图。
在一些实施例中，入口阀系统24适于适应各种造影剂粘度和比重。在使用单个造影剂注射器系统时，这种实施例有助于为医生提供使用造影剂的最大灵活性。反过来，这种灵活性可致使对某些患者而言使用更少的造影剂材料。
在通常情况下，在入口阀中使用钢球（其通常具有在约7克每立方厘米至约8克每立方厘米之间的密度）允许造影剂注射器系统适应粘度在约4.5厘泊（cP）至27.5厘泊之间的造影剂。相对粘性的造影剂能够将钢球升起并将其坐落于阀座中，因为钢球比造影剂密度大。然而，在针对某些患者的一些程序中，会希望使用粘度低于4.5厘泊的造影剂。出人意料的是，申请人已发现通过使用比重小于水（即，其比重小于1（平均密度小于1克每立方厘米））的阀构件350，造影剂注射器系统所能适应的造影剂的粘度和密度范围极大地扩展至包括粘度等于水粘度的造影剂，而不会牺牲其适应甚至高粘性造影剂的能力。与具有下沉球的系统直接对比，这种实施例使阀构件浮在造影剂中，而不依赖造影剂的粘度来将阀构件推入到阀座内。根据本发明的实施例，由低密度阀构件提供的浮力允许在造影剂注射器系统中使用粘度非常低的造影剂。因此，具有这种阀构件350的入口阀系统24的实施例扩展了可由注射器系统操作的造影注射剂粘度的总范围，而不是仅仅将现有的范围向下移。
在一些实施例中，阀构件350具有小于或等于1克每立方厘米的密度。在其它实施例中，阀构件350具有低于0.98克每立方厘米的密度。在另外的其它实施例中，阀构件350具有低于0.96克每立方厘米的密度。本发明的一些实施例包括具有以下阀构件350的入口阀系统24：所述阀构件350包括聚合物，或者由聚合物组成，或者基本由聚合物组成。在某些实施例中，本发明包括具有以下阀构件350的入口阀系统24：所述阀构件350包括聚丙烯、聚乙烯或其共聚物，或者由聚丙烯、聚乙烯或其共聚物组成，或者基本由聚丙烯、聚乙烯或其共聚物组成，所述聚丙烯具有约0.90克每立方厘米至约0.99克每立方厘米的密度，所述聚乙烯具有约0.90克每立方厘米至约0.99克每立方厘米的密度。这些示例性的材料还可模制成所需的形状，并且坚固耐用到足以承受注射筒主体18内所能达到的高压而不会产生不必要的变形，针对几个注射周期而言该高压能达到每平方英寸1200磅。
因此，入口阀系统24的一些实施例包括密度小于或等于1克每立方厘米的阀构件350，以及位于该阀构件上方的阀座400。在这些实施例中，阀构件350可选择性地在打开的未坐落位置和封闭的坐落位置之间移动，在打开的未坐落位置，造影注射剂通过流体入口端口78被输送到注射筒主体18，而在封闭的坐落位置，造影注射剂通过出口端口80被输送给患者。
在一些实施例中，入口阀系统24具有阀构件350，其可用具有在约1厘泊至约30厘泊范围内的任何粘度的造影注射剂来操作。至于“可操作”，意指阀构件350在注射筒主体填充操作期间将从阀座400离开而不坐落于阀座400中以允许造影剂流经该阀座，而在患者注射操作期间将抵靠阀座400坐落，以阻止造影剂通过入口端口78离开注射筒主体18而回流。在其它实施例中，入口阀系统24具有阀构件350，其可用具有在约2厘泊至约28厘泊范围内的任何粘度的造影注射剂来操作。在另外的其它实施例中，入口阀系统24具有阀构件350，其可用具有在约4厘泊至约28厘泊范围内的任何粘度的造影注射剂来操作。
入口阀系统24的实施例也能够适应较广范围的造影注射剂比重。在一些实施例中，入口阀系统24具有阀构件350，其可用具有在约1至约2范围内的任何比重的造影注射剂来操作。在其它实施例中，入口阀系统24具有阀构件350，其可用具有在约1.2至约1.8范围内的任何比重的造影注射剂来操作。在另外的其它实施例中，入口阀系统24具有阀构件350，其可用具有在约1.3至约1.5范围内的任何比重的造影注射剂来操作。
因此，本发明的实施例可适应粘度和密度基本与水相同的造影注射剂到高度粘性和致密的造影注射剂。具体的实例包括IOMERON-150（在37摄氏度下粘度为1.4厘泊，比重为1.16），RENO-60（粘度为4.0厘泊，比重为1.32），ISOVUE-370（粘度为20.29厘泊，比重为1.405），以及IOMERON-400（粘度为27.5厘泊，比重为1.441）。
阀构件350可取决于入口阀系统24、入口端口78和阀座400的几何形状而采取任何合适的形状。在一些实施例中，阀构件350具有大致球形的形状。在其它实施例中，阀构件350具有大致圆柱形的形状。此外，阀构件350不需要关于任何轴对称，并且可包括复杂的和偏心的形状。
如图7A、7B所示，在一些实施例中，阀构件350包括两个或更多个分立的部段，这些部段可以一体地形成，或者分开形成然后进行结合。在一个实施例中，阀构件350包括头部部段430以及大体沿纵向方向自头部部段延伸的尾部部段440。在一些实施例中，如图7A所示，头部部段和尾部部段均可包括大体圆柱形的形状。在这种实施例中，头部部段430通常具有大于尾部部段440的直径。在其它实施例中，头部部段或尾部部段包括非圆柱形的形状。例如，如图7B所示，头部部段可包括大体圆柱形的形状，而尾部部段可包括大体方形的横截面形状。这种方形的横截面形状有利于与包括使红外线光束穿过入口阀来检测阀内是否存在空气的某些空气检测系统一起使用。任一部段可以是对称的或不对称的，每个形状的纵向轴线可以对齐或不对齐，或者相对于彼此平行或倾斜。在一些实施例中，这两个部段用圆角表面结合，以便在空气清除操作期间促进空气运动。这两个部段之间的平滑过渡也有助于减少小气泡附着到所述阀构件上的可能性，上述小气泡的附着会改变阀构件的浮力特性。
不管任一部段的具体形状，具有头部部段和尾部部段的实施例都有助于提供这样一种阀构件350：其头部部段430具有可正确地坐落于阀座400内的尺寸，同时用尾部部段440来改变阀构件350的重心和/或增加阀构件350的质量。另外，在尾部部段在使用过程中朝向注射筒主体向下延伸的实施例中，流经入口阀系统的流体将由于表面张力而趋于沿着尾部部段的长度行进，这有助于在填充操作期间减少或避免在注射筒主体内形成气泡。
在一些实施例中，阀构件350具有抵靠阀座400坐落的坐落表面450。在图7A所示的实施例中，坐落表面450为顶表面。如所示，坐落表面450可包括圆顶形状。在一些实施例中，坐落表面大体是平滑的，以促进坐落表面和阀座400之间的最大接触。然而，如图8所示，在一些实施例中，坐落表面设有一个或多个通道460。这种通道460有助于在阀构件350完全坐落于阀座400上之前允许所有的空气和小体积的（例如，总计约0.1至约0.2毫升）的造影注射剂从入口端口78排出，并且不再容许在入口端口78的注射筒主体侧和入口端口78的容器侧之间的任何流体连通。允许少量的造影注射剂通过入口阀系统24朝向容器回流例如对于减少造影注射剂容器清空的假警报而言可能是有用的，所述造影注射剂容器清空的假警报可能会在造影注射剂传感器直接放置于阀构件350的坐落表面上方时产生。
在使用中，由于在空气清除过程期间在注射筒主体18内形成压力，空气将被推动而经过阀构件350返回到容器内。在该过程期间，造影剂最终将接触阀构件350并且使阀构件朝向阀座400从阀构件保持装置410上升起。最终空气将被清除，并且阀构件350的坐落表面450将接触阀座400。如果坐落表面450平滑，则不会有额外的造影注射剂从系统中清除。但是，如果存在通道，少量造影剂可通过通道460继续离开系统。最终，在注射筒主体18内形成的压力将到达这样的程度：阀构件350的阀座400或坐落表面变形成使得通过通道460的流体路径被封闭且没有另外的流体可穿过入口阀系统24。
坐落表面450中的通道可包括有助于下述的任何形状：即有助于允许流体在第一接触压力下在通道和阀座400之间经过，而同时允许入口阀系统24在更高的第二接触压力下完全封闭。在所示的实施例中，通道可包括扇贝形状。此外，可设置任意数量的通道460。在一些实施例中，坐落表面450具有成一系列的沿其圆周等距间隔开的五个通道。在其它实施例中，坐落表面可包括截顶正二十面体的形状，其类似于其顶点被去除的足球。在这种实施例中，在各个面之间的空间采取通道的形式，其允许流体如上述那样按期望地在坐落表面和阀座之间经过。
具有这种通道的阀构件可以单独地设置，或者与上述密度为1克每立方厘米或更小的阀构件实施例组合设置。因此，在一些实施例中，具有带有通道的坐落表面450的阀构件可具有大于1克每立方厘米的密度。
如图7A至9所示，阀构件350还可以具有外表面470，诸如大致圆柱形的外表面。在一些实施例中，该外表面470是平滑的。然而，如图8和图9所示，外表面470也可以包括一个或多个槽480来改变阀构件350的重心位置和/或减小阀构件350的质量，同时保持坐落表面450的尺寸适于抵靠阀座400坐落。外表面470中的槽480可包括任何形状。在一些实施例中，槽具有笛状形状。可设置任意数量的槽。在一些实施例中，外表面470大致为圆柱形，并具有成一系列的沿其圆周等距间隔开的五个槽。
入口阀系统24的实施例还包括阀构件保持装置410，在阀构件350未被迫抵靠阀座时（即当阀系统处于打开位置时），所述阀构件保持装置410限制阀构件350以免阀构件完全进入注射筒主体18。如图6A至6C所示，所述阀构件保持装置410可位于所述阀构件350的下方，使得所述阀构件350在位于阀构件上方的阀座400和阀构件保持装置410之间可移动。在一些实施例中，阀构件保持装置410限制阀构件350以免阀构件350在打开位置下完全进入主体18，但是在打开位置下允许阀构件的一部分进入主体18。例如，对于具有头部部段430和尾部部段440的阀构件实施例而言，阀构件保持装置410可具有这样的尺寸：即该尺寸将阀构件头部保持在入口端口78内，但允许尾部部段440（尾部部段的所有部分或尾部部段的一部分）经过入口端口78进入注射筒主体18。图6A至6C的实施例示出了在流体填充操作和患者注射操作期间其尾部部段440的一部分处于注射筒主体18内时的阀构件350。
阀构件保持装置410的形状和尺寸将最终取决于阀构件350的形状和尺寸。然而，阀构件保持装置应该具有这样的尺寸和形状：其允许流体在阀构件保持装置和阀构件之间经过，而不管阀构件保持装置是否与阀构件接触。另外，在阀构件350具有头部部段430和尾部部段440的实施例中，阀构件保持装置410应该成形为避免约束尾部部段440。阀构件保持装置410可包括对称的形状或不对称的形状，且可以是复杂的或偏心的形状。如图10A和10B所示，在一些实施例中，阀构件保持装置410包括延伸到入口端口78内的一个或多个突部490。这些突部490可在处于注射筒主体18正上方且处于阀构件和阀座400正下方的位置处位于入口端口78内。可以设置足以保持阀构件的任意数量的突部490。如果阀构件的外表面470具有如上所述的槽480，则所设置的突部的数量应该与所设置的槽的数量不同，以减少槽与突部对齐以及允许阀构件穿过阀构件保持装置而进入到注射筒主体18内的可能性。图10A示出示例性实施例，其绘示出两个突部490。这样一种实施例可能有助于保持具有图9所示槽480的阀构件350。此外，在具有非圆柱形尾部部段的实施例中，这种突部可能有助于限制或防止尾部部段旋转，以及限制或防止延及阀构件的旋转。例如，图10B绘示出四个突部490，其将有助于限制或防止具有大体方形横截面形状的尾部部段（诸如图7B所示的尾部部段）的旋转。在其它实施例中，如图11所示，阀构件保持装置410包括漏斗形状，其具有用于保持阀构件350的尺寸。
阀座400可包括用于给阀构件350提供坐落的任何合适形状，并且将取决于阀构件的形状。在一些实施例中，阀座400包括保持在入口端口78内的密封垫（例如，由柔性聚合物制成的O形环），且在处于封闭位置时，阀构件的坐落表面450抵靠密封垫坐落。在其它实施例中，当阀构件包括大体圆柱形的形状时，所述阀座包括自入口端口78向内延伸的大体环形的凸缘（以及可选地，还可包括与凸缘并置的密封垫）。如果阀构件350包括具有至少一个通道的坐落表面450，那么当坐落表面450由高压推入到阀座内时，密封垫可能会变形而进入到通道内，从而密封通道。
入口阀系统24的实施例还可适于使造影剂注射器系统所提供的空气检测系统便利。造影剂注射器系统的一些实施例包括空气检测系统，该空气检测系统可包括邻近入口阀系统24设置的传感器（诸如检测气泡的超声波或红外发射器/检测器）。这种空气检测系统适于检测注射筒主体18中的空气，并通知医生存在空气和/或禁用注射器系统。该系统可设计成检测空气本身或者由阀构件350相对于阀座400的位置来推断存在或不存在空气。在一些实施例中，阀构件350是不透明的，以便空气检测系统能检测到其位置。在阀构件具有头部部段430和尾部部段440的实施例中，头部部段430可以是不透明的，而尾部部段440可以是透明的。这种透明的尾部部段440对于不干扰可由造影剂注射器系统所提供的其它检测系统而言可能是有用的。
本发明的实施例包括具有本文所述的任何入口阀系统实施例的注射筒，以及具有带有这种入口阀系统的注射筒的造影剂注射器系统。本发明的实施例还包括一种将造影注射剂注射到患者体内的方法。这种实施例包括下述步骤中的一个或多个：提供柱塞/活塞；提供与柱塞/活塞可接合的注射筒；提供与注射筒的流体入口端口相关联的本文所述入口阀系统的任何实施例；提供造影注射剂的容器；将容器放置成与注射筒连通；响应于柱塞/活塞相对于注射筒的向后运动自动地打开入口阀系统；在柱塞/活塞向前运动期间自动地致动入口阀系统以便将空气从注射筒中清除；以及在入口阀门系统关闭时将一定量的造影注射剂注射到患者体内。本发明的实施例还包括用具有本文所述入口阀系统的任何实施例的注射筒来更换造影剂注射器系统上的注射筒的方法。
前述说明描述了涵盖本发明各种实施例原理的实例。可使用各种类型的结构来改变、修改和/或实施所述实施例。特别地，一个或多个实施例可以组合在单个入口阀系统中。本领域技术人员将容易认识到，在不严格遵循本文所例示和描述的示例性实施例及应用，而且不脱离本发明范围的情况下，可对本发明的这些实施例进行各种修改和改变。因此，除了由所附权利要求限定之外，本发明并不意图受到限制。
Claims (26)
1.一种注射筒，用于将造影注射剂注射到患者体内，包括：
主体；
流体出口端口，其与主体流体连通以便将造影注射剂输送给患者；
流体入口端口，其与主体流体连通以便将造影注射剂输送到主体内；以及
与流体入口端口相关联的入口阀系统，所述入口阀系统在造影注射剂被输送到主体内时打开，而在造影注射剂被输送给患者时关闭，入口阀系统包括具有头部部段和从头部部段沿纵向朝主体延伸的尾部部段的阀构件、位于阀构件上方的阀座以及位于所述阀构件的头部部段和主体之间的阀构件保持装置，所述阀构件的密度小于或等于1克每立方厘米，所述阀构件的尾部部段在阀构件保持装置内朝主体延伸从而输送到主体内的造影注射剂将沿着阀构件的尾部部段行进，以减小气泡在主体内的形成，所述阀构件响应于主体内的压力在打开的未坐落位置和与阀座相接触的封闭的坐落位置之间选择性地可移动。
2.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，入口阀系统能够用具有在1厘泊至30厘泊范围内的任何粘度的造影注射剂来操作。
3.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，入口阀系统能够用具有在1至2范围内的任何比重的造影注射剂来操作。
4.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，入口阀系统能够用具有在1厘泊至30厘泊范围内的任何粘度和在1至2范围内的任何比重的造影注射剂来操作。
5.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，阀构件具有抵靠阀座坐落的坐落表面，所述坐落表面具有至少一个通道。
6.根据权利要求5所述的注射筒，其特征在于，坐落表面具有大体圆顶形状。
7.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，阀构件具有一外表面，所述外表面具有至少一个槽。
8.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，阀构件的一部分是不透明的，而阀构件的另一部分是透明的。
9.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，入口阀系统位于入口端口内。
10.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，所述头部部段具有抵靠阀座坐落的坐落表面，所述坐落表面具有至少一个通道。
11.根据权利要求10所述的注射筒，其特征在于，所述通道具有扇贝形状。
12.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，头部部段具有一外表面，所述外表面具有至少一个槽。
13.根据权利要求12所述的注射筒，其特征在于，所述槽具有笛状形状。
14.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，阀构件保持装置包括延伸到入口端口内的一个或多个突部。
15.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，阀构件保持装置限制阀构件以免阀构件完全进入主体。
16.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，阀座包括密封垫。
17.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，阀构件包括聚乙烯。
18.根据权利要求1所述的注射筒，其特征在于，阀构件包括聚丙烯。
19.一种注射筒，用于将造影注射剂注射到患者体内，包括：
主体；
流体出口端口，其与主体流体连通以便将造影注射剂输送给患者；
流体入口端口，其与主体流体连通以便将造影注射剂输送到主体内；以及
与流体入口端口相关联的入口阀系统，所述入口阀系统在造影注射剂被输送到主体内时打开，而在造影注射剂被输送给患者时关闭，入口阀系统包括具有头部部段和从头部部段沿纵向朝主体延伸的尾部部段的阀构件、位于阀构件上方的阀座以及位于所述阀构件的头部部段和主体之间的阀构件保持装置，所述阀构件的尾部部段在阀构件保持装置内朝主体延伸从而输送到主体内的造影注射剂将沿着阀构件的尾部部段行进，以减小气泡在主体内的形成，所述阀构件响应于主体内的压力在打开的未坐落位置和与阀座相接触的封闭的坐落位置之间选择性地可移动，入口阀系统能够用具有在1厘泊至30厘泊范围内的任何粘度的造影注射剂来操作。
20.根据权利要求19所述的注射筒，其特征在于，入口阀系统能够用具有在1至2范围内的任何比重的造影注射剂来操作。
21.根据权利要求19所述的注射筒，其特征在于，阀构件具有小于或等于1克每立方厘米的密度。
22.根据权利要求19所述的注射筒，其特征在于，阀构件具有抵靠阀座坐落的坐落表面，所述坐落表面具有大体圆顶形状以及至少一个通道。
23.根据权利要求19所述的注射筒，其特征在于，阀构件包括聚合物，所述聚合物从由聚丙烯、聚乙烯以及聚丙烯和聚乙烯的共聚物所构成的群组中选择。
24.一种造影剂注射器系统，用于将造影注射剂注射到患者体内，包括：
柱塞；
注射筒，所述注射筒具有主体并能与柱塞接合，所述注射筒具有流体入口端口；
与流体入口端口相关联的入口阀系统，所述入口阀系统具有带有头部部段和从头部部段沿纵向朝主体延伸的尾部部段的阀构件、定位在所述阀构件上方的阀座以及位于所述阀构件的头部部段和主体之间的阀构件保持装置，所述阀构件的密度小于或等于1克每立方厘米，所述阀构件的尾部部段在阀构件保持装置内朝主体延伸，所述阀构件响应于柱塞相对于注射筒向后移动而能自动地致动到打开位置，并且在柱塞向前运动期间能自动地致动以便将空气从注射筒中清除，所述阀构件在造影剂注射过程期间与所述阀座处于坐落接触的关系；以及
造影剂容器，所述容器相对于注射筒定位成使容器与入口阀系统连通，
其中所述系统被构造成使得在柱塞向后移动期间，造影剂沿着阀构件的尾部部段行进，以减小气泡在主体内的形成。
25.根据权利要求24所述的造影剂注射器系统，其特征在于，头部部段具有大体圆柱形形状，而尾部部段具有大体圆柱形形状。
26.根据权利要求24所述的造影剂注射器系统，其特征在于，头部部段具有大体圆柱形形状，而尾部部段具有大体方形的横截面形状。
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