CN107441595A - 液体输送装置及系统 - Google Patents

Abstract

液体输送装置及系统。一种用于从液体容器输送液体的装置，包括可将液体容器附接于其上的壳体，可移动地设置在壳体中的滑动件及弹性件，弹性件具有连接于壳体的第一端及连接于滑动件的第二端。在接收外力时，滑动件相对于壳体从第一位置向第二位置移动，以使弹性件从初始卷绕状态变形到展开状态，在外力放开时，弹性件被允许恢复至初始卷绕状态，以驱动滑动件向第一位置移动，使得滑动件抵靠液体容器，从而在恒定的液体流率下从液体容器输送液体。

Description

液体输送装置及系统

技术领域

本公开涉及一种用于从液体容器输送液体的装置及系统。特别地，本公开涉及用于输液和注射液体药物的装置及系统。

背景技术

流动的、机械驱动的输液设备或泵得到广泛接受，因为其易于使用，在医院和非医院的环境中是安全有效的药物输送方法。显着的益处来源于没有编程或输液设置，不像电子泵那样由于人为错误而引起严重的不良事件。

这种机械泵的一般原理是基于对封闭的容器或器具内的液体的力或压力作用，使得液体通过连接到液体容器的限流器被推出。对于作用在液体上的任何给定压力，所获得的液体流率由基于伯努利和/或哈根原理的限流器的内腔的内径确定。

尽管机械泵中存在安全件，但是存在与流率精度和成本有关的限制，特别是当泵仅用于单次使用时。通常设计为满足国际标准+/-15％的流率精度限制了该设备仅与允许更大容限范围的药物配合使用。还有与存储和操作使用有关的其他问题，例如，如果设备由弹性膜构成为储存器，则所产生的压力将受到持续时间和储存条件的影响。

发明内容

在一个实施例中，公开了一种可重复使用的弹簧驱动装置，其能够输送液体，包括以准确且均匀的流率输注药物。

所公开的实施例可以使用恒定力带状弹簧来产生均匀的力，该力作用在普通管状容器(例如注射器)中的液体上。在一个实施例中，注射器具有在后端开口的刚性圆柱形液筒，并且柱塞或活塞相似物可在容器内通过后端轴向移动。液桶的前端具有一个尖端或液嘴，其自身与管的出口液体连通，在其上设置有液流限制件，诸如阀或夹子或毛细管。当具有液封性能的柱塞被推向液嘴时，液体物质(例如液桶内的液体药物)将通过液嘴排出。

驱动柱塞的装置，即本申请的装置，包括弹性件，例如连接到可移动地设置在壳体中的滑动件的具有薄、扁平带状特征的恒力弹簧。弹簧具有从滑动件伸出并连接到壳体的第一端，以及连接到滑动件的第二端。当没有施加外力时，弹簧围绕第二端卷绕，弹簧的主要部分卷绕且收纳在滑动件中。当外力施加到滑动件时，由于弹簧的第一端连接于壳体，滑动件相对于壳体向远离第一端的方向移动，以产生所需的线性位移，以使弹簧从滑动件中展开以在弹簧中存储势能。注射器可以附接到壳体，柱塞抵靠滑动件。在反作用力作用下，滑动件抵靠柱塞以对柱塞施加驱动力。当连接到注射器的液嘴的阀或夹子打开时，存储在弹簧中的势能得到释放，使得驱动力推压柱塞以将液体推出注射器，将液体输送到用户，例如使用该注射器的患者。

在一个实施例中，一种装置被配置为支撑填充有可达到针对注射器的特定模型规定的最大容量的任何体积的液体药物注射器。该特征较少地限制了对注射器的选择和使用，因为药物量不再限于填充在注射器中的任何指定体积的液体药物。

在一个实施例中，壳体包括中空芯管及套管，滑动件可移动地设置在其中，套管通过形成于其内表面的螺纹槽和相应的在中空芯管外表面上的螺旋螺纹脊可伸缩地联接到芯管的外侧表面。当外力施加在滑动件上时(例如通过与连接到套管上的注射器的柱塞的抵接)，中空芯管相对于套管的转动将带动滑动件及收纳于滑动件中的弹簧卷绕部分相对于中空芯管向远离第一端的方向移动。位移的距离可以等于柱塞相对于注射器筒行进所需的长度，以将液体从注射器推出。

滑动件可以以比柱塞所需移动距离更长的距离从第一端被推开，以在弹簧中保留用于经由滑块作用在柱塞上的残余力或预应力。这种预应力是有利的，以提供相对更稳定的力抵靠柱塞，直到填充在注射器中的液体的体积被完全推出，从而确保液体药物以相对更恒定的流率被输送出。

除了上述实践益处之外，本文所述的实施例提供了技术优点，其中移动弹簧的卷绕部分相对更容易实现和控制，例如经由联接到滑动件的轴机构，其沿着轨道在中空芯管中移动。

另一个额外的优点是在滑动件上使用联接元件来抵接注射器柱塞以在弹簧中产生预应力。上述联接元件使得能够在驱动注射器的柱塞时使用力分布的近似恒定范围，以在相对更恒定的流率下进行液体输送。在柱塞的整个移动距离范围内实现相对更恒定的力分布的结果使得注射器能够填充不同体积的液体，而不会影响液体输送的预期流率。

本公开的另一方面是使用中空心芯管和伸缩套管来支撑填充有不同体积的液体药物的注射器。在一个实施例中，滑动件可移动地设置在中空芯管中，并且注射器附接到套管。当中空芯管通过螺纹连接相对于套管旋转时，套管和中空芯管之间的表面重叠可以逐渐调节并设置在相对于彼此的任何位置，以适应于以不同长度延伸的柱塞的注射器。弹簧的卷绕部分的展开是由于当中空芯管和套管重叠增加时，柱塞和联接器在滑动件上的作用。组合的效果是将弹簧的卷绕部分和滑动件远离固定到中空芯管的弹簧的第一端，使得弹簧展开并从滑动件中伸出，并将势能存储在弹簧中。

在另一个实施例中，弹簧的展开也可以通过将中空芯管直接滑入套管件中来实现，以在套管和中空芯管之间产生更多重叠的表面区域，尽管该方法中所需的力高于使套管相对于壳体的旋转运动所需要的力。

附图说明

图1A是根据一个实施例的用于输送液体的装置的透视图。

图1B是图1A的装置的透视图，其中，液体容器被附接于该装置以用于液体输送。

图2是图1A的分解透视图。

图3是图2的部分3的局部放大图。

图4A是图1A的横截面透视图，示出了滑动件，该滑动件在与套管入口相邻的第一位置处。

图4B是图4A所示的装置的滑动件的位置的透视图。

图5是图1A的横截面透视图，其示出了位于第二位置的滑动件。

图6是图1A的装置的横截面透视图，其中充有液体容器将附接到该装置。

图7(A)，图7(B)，图7(C)和图7(D)是横截面立体图，示出将液体容器附接到图1的装置的方法。

图8A是图1A的装置的横截面透视图，其中，液体容器附接于该装置，并准备好用于从液体容器输送液体。

图8B是图8A所示的装置的滑动件的透视图。

图9是图1A的装置的横截面透视图，示出一液体容器附接于该装置，其中，该液体容器为液体输送完成之后的状态为。

图10是图2所示装置的滑动件和弹簧件的透视图。

图11是图10的侧视图。

图12是根据一个实施例示出的液体输送系统的示意图。

图13是图1A的装置的流率分布的曲线，该装置用于从附接到装置的液体容器输送液体。

图14是图1A的装置的移动连接性的示意图。

具体实施方式

将示出实施例的示例以提供对设计特征、其功能、制造、使用所述设备和所公开的方法的原理的理解。所示的实施例旨在是示例性的而非限制性的。实施例中描述的特征可以与其他实施例的变型或修改方案相结合，以实现具有所描述的特征和新颖性的设备的目标。这样的变型或修改方案旨在包括在本公开的范围内。

作为非限制性示例，图1A、1B、2和3示出了根据一个实施例的用于从液体容器输送液体的装置10。装置10具有壳体13，可移动地设置在壳体13中的滑动件210及连接于壳体13和滑动件210之间的弹性件215。在本实施例中，壳体13包括中空芯管101及可移动地连接于中空芯管101的套管301，滑动件210可移动地设置于中空芯管101中。套管301具有在一端形成的入口307。入口307包括从套管301的侧壁306径向向内延伸的口缘308和由口缘308包围的开口309。

弹性件是由可弹性变形的材料如金属材料制成的、薄且扁平形状的带状弹簧215，并卷绕形成如图2、3、4A和4B的卷轴。弹簧215在卷轴的外端具有第一端217，在卷轴的内端具有第二端212。弹簧215围绕在第二端212处的轴216缠绕，并且轴216附接到滑动件210。中空芯218可以用于支撑弹簧215并且经由轴承219耦接到轴216。第一端217延伸出滑动件210并且连接到壳体13，例如在本实施例中，第一端217连接到中空芯管101。

如图4A和4B所示，当弹簧215被卷绕并且弹簧215的主要部分收纳于滑动件210中时，弹簧215处于初始的未变形状态。在接收到外力F1时，滑动件210相对于中空芯管101移动而远离入口307，使得弹簧215从滑动件210中被拉出并展开，从而将势能存储在弹簧215中，如图5所示。势能产生可将液体从连接到装置10的液体容器(例如注射器)中推出所需的驱动力。滑动件210在中空芯管101中的位移受到导槽203和204的约束，该导槽可以由安装在中空芯管101的内壁内的单独形成的部件制成，或者该导槽203和204可以与中空芯管101本身一体制成。导槽203、204有助于将滑动件210的位移方向与液体容器内柱塞运动的与轴线大致平行的方向对准。弹簧数量或其尺寸，即宽度、外径、厚度和弹簧材料的选择决定了所需的力。

轴216可以被设置为可相对于滑动件210自由旋转，以便使弹簧215围绕轴216卷绕和展开。或者，轴216可以固定到滑动件210，而弹簧215的第二端212围绕轴216可旋转地附接以在弹簧215围绕轴216卷绕和展开的过程中保持滑动件210和弹簧215之间的连接。

在该实施例中，中空芯管101的体积空间的设置对应于单个弹簧的使用，以便提供用于从附接到装置10的液体容器排出液体所需的力。在其他实施例中，弹簧可以是以适当的构造布置成单个弹簧或多个弹簧以提供所预期的力。作为示例，当装置在使用时，多个弹簧可以布置在共同的轴线内或沿着它们被移位的横向方向上的轴线布置。

图4A和4B所示的芯管101相对于套管301处于完全伸出的位置。滑动件210设置在芯管101中，并且相对于芯管101可以沿着导槽203和204移动。当弹簧215被卷绕时，弹簧215的大部分围绕轴216被卷绕并被收纳在滑动件210中，此时滑动件210大致位于第一位置，与套管301的入口/开口端307/309相邻，如图4A所示。当外力F1沿着方向12(即远离入口307)施加到滑动件210时，滑动件210将被推离入口307，如图5所示。

套管301具有形成在其内侧壁上的螺旋形螺纹槽305。在中空芯管101的外表面上形成相应尺寸和间距的螺线105。螺纹槽305和螺线105的接合允许中空芯管101相对于伸缩套管301旋转，并且通过这种旋转，中空芯管101沿着轴向方向14相对于套管301移动。螺线105可以是围绕中空芯管101的外圆周的单个环或多个环。

如图6和图7(A)至图7(D)所示，在使用中，注射器40首先在其液筒406中充入所需量的液体药物401，然后通过阀或连接在管道415上的夹子关闭连接到液嘴408的导管415，以密封注射器40中的液体药物401。因此，柱塞402相对于液筒406的移动被阻止。

在该实施例中，支座211附接到滑动件210，并且可相对于滑动件210旋转。支座211的优点是，在芯管101旋转进入到伸缩套管301的过程中，减小滑动件210作用在柱塞402上的扭转力减小。然而，滑动件210也可以直接抵接到柱塞，而不存在支座211。

然后，柱塞402通过套管301的入口307插入中空芯管101(图6和7(A))中。在柱塞402和凸缘403穿过入口307之后，注射器40的液桶406被扭转，例如被扭转90度，使得椭圆形凸缘403和与之类似的椭圆形开口309被定位凸缘403的长轴和开口309的长轴彼此垂直地对准，以将液筒406锁定到套管301上。可以采用其它构造的注射器及其与所述装置的卡固方式或设置，，这些构造、方式及设置不应被认为排除于本申请的权利要求范围之外。

当液筒406被固定到套管301上之后，如图7(B)、图7(C)和图7(D)所示，芯管101旋转移动进入到套管301中，以使滑动件210的支座211与柱塞402抵接。当阀或夹子417被关闭时，液筒406和柱塞402相对于套管301静止，芯管101进一步进入到套管301中将导致滑动件210朝向芯管101的闭合端103移动，使得弹簧215被展开并被拉出滑动件210，如图7(D)所示。

随着弹簧215被展开并被拉出滑动件210，在弹簧215中存储势能，其产生作用在柱塞402上的驱动力F2，如图8A所示。装置10现在可以从连接到装置10的注射器40输送液体，即液体药物。如图9所示，当打开阀或夹子417时，驱动力F2占优势并得到释放，从而推动柱塞402移动进入液桶406，以通过液嘴408将液体药物401排出注射器40，从而完成液体输送。在整个液体输送过程中，驱动力F2基本上保持恒定值，这使得本装置能够驱动注射器以恒定流率率输送液体。

滑动件210可以固定有磁传感器252，磁传感器252与附接在壳体13上相邻导槽203和/或204上的读取器，例如磁条254通信。传感器252和磁条254的相互作用可以检测滑动件210相对于芯管101的位置，该位置可以显示在集成在装置10上的屏幕256上或与传感器252进行信号通信的单独的显示器257上。

如图10和图11所示，突出或突起件221,222,223和224可以形成在滑动件210的拐角处，以在滑动件210的主体部分210a和安装传感器252的导槽203、204之间形成间隙或缝隙226。传感器252和显示屏256或257之间的通信可以通过蓝牙，WiFi或直接电缆连接来建立。本领域技术人员应该能够推断滑动件210相对于导槽203/204的位置和/或位移的数据，以获得有价值的信息，例如液体被排出的流率、被排出的体积和保留在注射器中的体积。随着置入药物剂量限制的数据库，通常称为药物库，上述数据可用于为患者提供与过量服用或剂量不足相关的风险警报。

装置10可以包括联接件209，该联接件209连接于滑动件210和支座211之间。联接件209被设置为当注射器40固定于套管301，且注射器柱塞402抵接支座211时，使得弹簧215的第一端217从滑动件210中拉出一段长度，从而在柱塞推动液体之前即在弹簧215中储存势能。这使得弹簧215从滑动件210中被拉出的的总长度长于柱塞402从注射器完全排出液体所需的位移。原则上，联接件209的长度被设置成足以使弹簧215从滑动件210中展开，使得当液体开始被从注射器中排出时施加在柱塞402上的驱动力F2达到恒定水平。典型地，该偏转长度是弹簧215在卷绕形式下的外径的约1至1.5倍。联接件209有助于产生通过柱塞作用在液体上的相对更恒定的驱动力，从而在液体输送期间产生相对更恒定的流率分布，如图13所示。

图12示出了用于液体输送的系统80。系统80包括对接站50的阵列，每个对接站50连接到显示器单元60，显示器单元60经由直接或无线通信网络和电源电缆连接到控制器70，用于例如一个自动化药物服务的病人中心。每个对接站50被构造成可拆卸地保持装置10和以如上所述的方式附接到装置10的注射器40。在使用中，系统80可以设置在医疗中心或用于向患者提供药物供给的任何合适地点。

如图14所示，用于液体输送的系统82包括如上所述的一个或多个安装有传感器和磁条的装置10，以及移动平台822。每个装置10中的滑动件的位移和流率数据可以经由诸如蓝牙，WiFi和/或GSM之类的无线网络协议传送到移动平台822，所述无线网络协议被监视和控制，以增加用于向患者输送药物的装置的适用性。

Claims (10)

1.一种装置，其特征在于，包括：

壳体；

可移动地置于壳体内的滑动件；

弹性件，其具有第一端及第二端，其中第一端连接于所述壳体；第二端连接于所述滑动件；

当接收外力时，所述滑动件相对于所述壳体移动，使得所述弹性件从卷绕状态向展开状态变形，当外力放开时，所述弹性件被允许恢复至卷绕状态，以将所述滑动件推压抵靠一个附接于所述壳体的液体容器，从而从所述液体容器输送液体。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，，所述壳体包括芯管及一个可移动地套设于所述芯管外部的套管，其中所述弹性件的第一端连接于所述芯管，所述滑动件可移动地置于所述芯管内。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，，所述套管与所述芯管螺纹连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，，在液体容器附接到所述套管时，所述液体容器抵靠所述滑动件，以在所述芯管移动进入所述套管的过程中相对于所述芯管移动所述滑动件。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，，所述套管在其一端形成有入口，其中所述入口允许液体容器穿设于其中，以将所述液体容器附接到所述套管。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，，在接收到外力时，滑动件相对于芯管从邻近入口的第一位置向远离入口的第二位置移动，以使弹性件从卷绕状态向展开状态弹性变形，在外力放开时，弹性件被允许恢复到卷绕状态，使得滑动件朝向第一位置移动，并抵靠液体容器以从液体容器输送液体。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括可旋转地附接于所述滑动件的支座件，其中所述支座件在所述液体容器附接到所述壳体之后抵靠所述液体容器。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括定位在所述滑动件和所述支座之间的延伸联接件，其中所述延伸联接件在所述滑动件处于所述第一位置时在所述弹性件上产生预载荷。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括附接于所述滑动件的传感器和附接到所述壳体的读取器，其中所述传感器和所述读取器检测所述滑动件与所述壳体之间的位置关系。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括联接于所述读取器的屏幕，所述屏幕用于显示与所述位置关系相关的信息。