CN103501838B - 定量机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于流体的定量机构(5)，包括入口(8)、出口(9)、定量管(10)和两个阀组(A,B)，这两个阀组(A,B)各具有入口阀(A1,B1)和出口阀(A2,B2)，其中入口(8)连接到两个入口阀(A1,B1)，出口(9)连接到两个出口阀(A2,B2)，其中一个组(A)的入口阀(A1)布置成使入口(8)连接到定量管(10)的第一端(10.1)，而同一组(A)的出口阀(A2)布置成使出口(9)连接到定量管(10)的第二端(10.2)，其中，另一组(B)的入口阀(B1)布置成使入口(8)连接到定量管(10)的第二端(10.2)，而同一组(B)的出口阀(B2)布置成使出口(9)连接到定量管(10)的第一端(10.1)，其中，控制装置布置成一次仅打开一个组(A,B)的阀(A1,A2,B1,B2)，从而允许流体从入口(8)通过定量管(10)流到出口(9)，其中，定量物体(11)以能在流体的作用下从一端(10.1,10.2)朝着另一端(10.2,10.1)平移的方式布置在定量管(10)中，其中，从输出口(9)递送的剂量能够由定量物体(11)在定量管(10)中的位置确定。

Description

定量机构
技术领域
本发明涉及一种用于流体的定量机构(dosing mechanism)。
背景技术
诸如笔注射器的医用注射系统应该允许患者自我施予所需剂量的药物，例如胰岛素。在注射药物时，剂量精确性是与治疗相关的。常规的注射系统包括例如填充有胰岛素的卡普尔。止动器以如下方式布置在卡普尔中：在笔注射器的定量机构的作用下平移一对应于所需剂量的距离，从而使剂量从卡普尔通过注射针排出到注射部位(例如患者的皮肤)中。这种系统的剂量精确性取决于止动器的平移精度、卡普尔内径的公差和止动器的可压缩性。
WO 2006/032070 A1公开了一种用于液体(特别是灌注液)的定量引入和递送的装置。所述装置包括可以被加压的体现为液体腔的缸、在缸中沿着缸轴线被引导的活塞、以及用于将液体引导到液体腔中并用于将液体从其中分配出去的至少一个管线。该发明的目的是确保装置容易操作并尽可能防止灌注溶液被污染的风险。为此，活塞可以逆着弹力在缸中从通过抵接而限定的待机位置移位到通过抵接而限定的结束位置，从而排出所限定的缸容积。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的用于流体的定量机构。
根据本发明的用于流体的定量机构包括入口、出口、定量管和两个阀组，这两个阀组各具有入口阀和出口阀。入口连接到两个入口阀，出口连接到两个出口阀，其中，一个组的入口阀布置成将入口连接到定量管的第一端，而该同一组的出口阀布置成将出口连接到定量管的第二端。另一组的入口阀布置成将入口连接到定量管的第二端，而该同一组的出口阀布置成将出口连接到定量管的第一端。控制装置布置成一次仅打开一个组的阀，从而允许流体从入口通过定量管流到出口。定量物体以能在流动的流体的作用下从一端朝着另一端平移的方式布置在定量管中，其中，将要从输出口送出的剂量能够由定量物体在定量管中的位置来确定。如果一组阀打开且入口处的流体处于压力下，则流体从入口通过打开的入口阀、定量管和打开的出口阀流到出口，从而带着定量物体并使其从定量管的一端朝着另一端移动。定量物体在两个位置之间行进的距离与通过出口递送的剂量体积相关联。如果定量物体在一端已经触底，则打开的阀可以被关闭。通过打开另一组的阀，可以在定量物体在流体的作用下沿相反方向移动的同时递送另一剂量。
在一个实施例中，定量物体可以布置成球状物，其中定量管的端部布置成密封座，使得球状物在流动的流体的作用下平移期间到达其中一个端部时密封定量管，从而防止在相应的当前组的阀打开的状态下的进一步递送。为了递送另一剂量，当前打开的阀必须关闭，而另一组的阀必须打开。沿另一方向流过定量管的流体将带着球状物，直到球状物在另一端触底而进行密封。可以选择定量管减去球状物的体积来表示要递送流体的剂量单位。因此，当一组阀在入口处在压力下的条件下打开时，正好一个单位的流体被递送。在示例性实施例中，这样定义的剂量单位与胰岛素单位相同。或者，这样定义的剂量单位的整数n(n＝1,2,3,…k)的倍数是胰岛素单位。这样，泵机构的n次启动导致定量物体泵送等效的一个胰岛素单位。
为了通过球状物密封端部，定量管的端部可以逐渐变尖。
定量物体还可以具有不同的形状，例如止动器。止动器可包括诸如橡胶的弹性材料，并抵靠定量管的壁而密封，其中，定量管的端部可以具有减小的内径，以形成密封座。
在另一实施例中，传感器可以布置成用于确定定量物体在定量管内的位置，传感器连接到诸如微处理器的控制装置。控制装置布置成根据传感器可检测到的定量物体在两个位置之间行进的距离并根据要递送的设定剂量体积来打开和关闭所述阀。在该实施例中，剂量体积可以比定量管减去定量物体的体积小。如果要递送的剂量大于定量管减去定量物体的体积，则控制装置必须最迟在定量物体已经在定量管的一端触底时切换至另一组阀。这种传感器的应用允许改进定量机构的可靠性，这是因为，如果定量物体没有移动或移动不足，则可以检测到诸如注射针堵塞的故障。
传感器可以布置成线性电荷耦合器件，其中定量管是透明的，从而允许对定量物体的位置进行光学检测。优选地，光源将布置成照射定量物体，使得传感器经受透射光。
定量物体可以是球状物或止动器或另一合适的物体。要指出，定量物体在该实施例中在已经触底时不一定必须密封定量管的端部。
在另一实施例中，定量物体可以是气泡。传感器布置成用于检测气泡，控制装置可以布置成通过适当地控制阀来防止注射空气。当用在非常小的定量管中时，气泡本身可以用作密封。如果定量管内径非常小，则需要显著的压力来使气泡通过。
定量管的小直径和流体的表面张力防止气泡因浮力而移动。
定量机构可以应用在用于递送液体药物的注射装置中，注射装置包括药物容器以及用于使药物通过容器出口从容器排出的排出装置(displacement means)。容器出口连接到定量机构的入口，其中，定量机构的出口连接到管嘴，例如注射针或射流泵。
止动器可以布置在药物容器中，用于在驱动弹簧的驱动下平移到药物容器中时排出药物。止动器可以处于驱动弹簧的永久负载的作用下。药物递送通过控制单元打开相应的一组阀来控制。
也可以采用其它的容器设计，例如由辊或其它压缩装置压缩的可变形的袋子。
本发明的进一步的应用范围将从下面给出的详细描述中变得明显。然而，应当理解，这些详细描述和具体的示例，虽然表示本发明的优选实施例，但是仅作为说明性的目的而给出，因为从该详细描述出发，本发明的精神和范围内的各种改变和变型将对于本领域技术人员变得明显。
附图说明
从仅作为说明给出、因此不是对本发明的限制的附图和下面给出的详细描述中，本发明将变得更全面地被理解，附图中：
图1是具有药物容器、驱动弹簧、注射针和定量机构的注射装置的示意图，和
图2是具有位于定量管内的定量物体、两个入口阀和两个出口阀的定量机构的示意图。
在所有附图中，相应的部件用相同的参考符号来标记。
具体实施方式
图1示出具有药物容器2、驱动弹簧3、注射针4和定量机构5的注射装置1的示意图。驱动弹簧3作用于止动器6上，止动器6设置在药物容器2内并能够以使存储在药物容器2内的药物D通过容器出口7排出的方式平移。容器出口7连接到定量机构5的入口，其中，定量机构5的出口连接到注射针4。止动器6处于驱动弹簧3的永久负载的作用下，因此药物D通过针4的递送仅由定量机构5来控制。
图2示出定量机构5的示意图。
定量机构5包括入口8、出口9、定量管10、以及两个阀组A、B，这两个阀组A、B各具有入口阀A1、B1和出口阀A2、B2。入口8连接到两个入口阀A1、B1，出口9连接到两个出口阀A2、B2。组A的入口阀A1布置成使入口8连接到定量管10的第一端10.1，而同一组A的出口阀A2布置成使出口9连接到定量管10的第二端10.2。另一组B的入口阀B1布置成使入口8连接到定量管10的第二端10.2，而同一组B的出口阀B2布置成使出口9连接到定量管10的第一端10.1。控制装置(未示出)布置成一次仅打开一个组A、B的阀A1、A2、B1、B2，从而允许药物D从入口8通过定量管10流到出口9。定量物体11以能在流动的药物D的作用下从一端10.1、10.2朝着另一端10.2、10.1平移的方式布置在定量管10中，其中，将要从出口9送出的剂量能够由定量物体11在定量管10中的位置来确定。如果一个组A、B的阀A1、A2、B1、B2打开并且入口8处的药物D处于压力下，则药物D从入口8通过打开的入口阀A1、B1、定量管10和相应打开的出口阀A2、B2流到出口9，从而带着定量物体11并使其从定量管10的一端10.1、10.2朝着另一端10.2、10.1移动。定量物体11在两个位置之间行进的距离与通过出口9递送的剂量体积相关联。如果定量物体11已经在一端10.2、10.1触底，则可以使打开的阀A1、A2、B1、B2关闭。通过打开另一组B、A的阀B1、B2、A1、A2，可以在定量物体11在药物的作用下沿相反方向移动的同时递送另一剂量。
在所示的实施例中，定量物体11布置成球状物，其中，定量管10的端部10.1、10.2逐渐变尖，使得定量物体11在流动的药物D平移期间到达其中一个端部10.1、10.2时密封定量管10，从而防止通过相应的当前组B、A的打开阀B1、B2、A1、A2的进一步递送。为了递送另一剂量，当前打开的阀B1、B2、A1、A2必须关闭，而另一组A、B的阀A1、A2、B1、B2必须打开。沿另一方向流动通过定量管10的药物D将带着定量物体11，直到定量物体11在另一端10.2、10.1触底，从而对其进行密封。可以选择定量管10减去定量物体11的体积来表示要递送的药物D的剂量单位。因此，当一个组A、B的阀A1、A2、B1、B2在入口8处在压力下的条件下打开时，正好一个单位的药物D被递送。
定量物体11还可以抵靠定量管10的壁而密封，以确保剂量精确性。为此目的，定量物体11、例如由诸如橡胶的弹性材料制成的球状物或止动器，可以精确装配到定量管10中。
为了减小定量物体11前方的死体积，从端部10.1、10.2到支管朝着阀A1、B2以及A2、B1的连接必须短。
在可选择实施例(未示出)中，传感器可以布置成用于确定定量物体11在定量管10内的位置，该传感器连接到控制装置，例如微处理器。控制装置布置成，根据可由传感器检测到的定量物体11在两个位置之间行进的距离，以及根据要递送的设定剂量体积，使阀A1、A2、B1、B2打开和关闭。
传感器可以布置成线性电荷耦合器件，其中，定量管10是透明的，以允许对定量物体11的位置的光学检测。优选地，光源将布置成照射定量物体11，以使传感器经受透射光或反射光。
定量物体11可以是球状物或止动器或另一合适的物体，例如气泡。
也可以采用其它的容器2的设计，例如由辊或其它压缩装置压缩的可变形的袋子。
定量机构5可以应用于其它的医学或非医学环境中。
附图标记列表
1 注射装置
2 药物容器
3 驱动弹簧
4 注射针
5 定量机构
6 止动器、排出装置
7 容器出口
8 入口
9 出口
10 定量管
10.1 第一端
10.2 第二端
11 定量物体
A 阀组
B 阀组
A1、B1 入口阀
A2、B2 出口阀
D 药物

Claims (14)

1.用于流体的定量机构(5)，包括入口(8)、出口(9)、定量管(10)和两个阀组(A,B)，这两个阀组(A,B)各具有入口阀(A1,B1)和出口阀(A2,B2)，
其中，入口(8)连接到两个入口阀(A1,B1)，出口(9)连接到两个出口阀(A2,B2)，
其中，一个组(A)的入口阀(A1)布置成使入口(8)连接到定量管(10)的第一端(10.1)，而该同一组(A)的出口阀(A2)布置成使出口(9)连接到定量管(10)的第二端(10.2)，
其中，另一组(B)的入口阀(B1)布置成使入口(8)连接到定量管(10)的第二端(10.2)，而该同一组(B)的出口阀(B2)布置成使出口(9)连接到定量管(10)的第一端(10.1)，
其中，控制装置布置成一次仅打开一个组(A,B)的阀(A1,A2,B1,B2)，从而允许流体从入口(8)通过定量管(10)流到出口(9)，
其中，定量物体(11)以能在流体的作用下从一端(10.1,10.2)朝着另一端(10.2,10.1)平移的方式布置在定量管(10)中，
其中，传感器布置成用于确定定量物体(11)在定量管(10)内的位置，并连接到控制装置，而且，传感器布置成线性电荷耦合器件，定量管(10)是透明的，
其中，控制装置布置成根据定量物体(11)在两个位置之间行进的距离和所要递送的设定剂量体积而使阀(A1,A2,B1,B2)打开和关闭。
2.根据权利要求1的定量机构(5)，其特征在于，定量物体(11)在两个位置之间行进的距离与通过出口(9)递送的剂量体积相关联。
3.根据权利要求1的定量机构(5)，其特征在于，定量物体(11)布置成球状物，其中，定量管(10)的端部(10.1,10.2)布置成密封座，使得球状物在平移期间到达其中一个端部(10.1,10.2)时密封定量管(10)，从而防止进一步的递送。
4.根据权利要求1的定量机构(5)，其特征在于，定量物体(11)布置成包括弹性材料的止动器，其中，定量管(10)的端部(10.1,10.2)布置成密封座，使得止动器在平移期间到达其中一个端部(10.1,10.2)时密封定量管(10)，从而防止进一步的递送。
5.根据权利要求3或4的定量机构(5)，其特征在于，定量管(10)的端部(10.1,10.2)逐渐变尖或具有减小的直径。
6.根据权利要求1的定量机构(5)，其特征在于，定量物体(11)是球状物或止动器。
7.根据权利要求1的定量机构(5)，其特征在于，定量物体(11)是气泡。
8.根据权利要求1的定量机构(5)，其中，定量管(10)的尺寸减去定量物体(11)的尺寸的整数倍是胰岛素单位的等效体积。
9.用于递送液体药物(D)的注射装置(1)，包括药物容器(2)、用于使药物(D)从容器(2)通过容器出口(7)排出的排出装置(6)，其中，容器出口(7)连接到根据权利要求1到8中任一项的定量机构(5)的入口(8)，其中，定量机构(5)的出口(9)连接到管嘴。
10.根据权利要求9的注射装置(1)，其特征在于，管嘴布置成注射针(4)。
11.根据权利要求9的注射装置(1)，其特征在于，管嘴布置成喷嘴。
12.根据权利要求9-11中任一项的注射装置(1)，其特征在于，所述定量机构(5)是根据权利要求4所述的定量机构，其中，止动器(6)布置在药物容器(2)中，用于在驱动弹簧(3)的驱动下平移到药物容器(2)中时排出药物(D)。
13.根据权利要求9-11中任一项的注射装置(1)，其特征在于，所述定量机构(5)是根据权利要求6所述的定量机构，其中，球状物或止动器(6)布置在药物容器(2)中，用于在驱动弹簧(3)的驱动下平移到药物容器(2)中时排出药物(D)。
14.根据权利要求9-11中任一项的注射装置(1)，其特征在于，容器(2)布置成可变形的袋子，该可变形的袋子能够由通过驱动弹簧(3)加载的压缩排出装置压缩。
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