CN109689129B - 具有针筒保持元件的压力护套 - Google Patents

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Abstract

配置为连接到流体注射器的注射器头的压力护套，压力护套具有开放远端、开放近端以及侧壁，侧壁限定沿着纵向轴线在远端和近端之间延伸的通孔。通孔配置为用于接收针筒的至少部分。压力护套具有至少一个针筒保持元件，其至少部分地定位在通孔内。至少一个针筒保持元件配置为在从针筒加压递送流体期间接合针筒的至少部分，以防止或限制针筒相对于压力护套的远向移动。

Description

具有针筒保持元件的压力护套
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年9月16日提交的美国临时申请No.62/395,684的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及具有至少一个压力护套的流体注射器和与具有至少一个压力护套的流体注射器一起使用的针筒。更具体地，本公开涉及具有至少一个压力护套的流体注射器，压力护套具有一个或多个针筒保持元件，以在注射过程期间约束针筒相对于至少一个压力护套的轴向移动。
背景技术
在许多医疗诊断和治疗过程中，诸如内科医师的医疗从业者给患者注射一种或多种医疗流体。近年来，已经开发了若干用于加压注射医疗流体(诸如，造影剂溶液(经常简称为“造影剂”)、诸如盐水的清洗剂、以及其它医疗流体)的注射器致动针筒和动力流体注射器，以用于诸如血管造影、计算机断层扫描(CT)、超声、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)和其它成像过程的过程中。通常，这些流体注射器被设计为以预设的压力和/或流速递送预定量的一种或多种流体。
典型地，流体注射器具有至少一个驱动构件(诸如至少一个活塞)，其连接到针筒内的针筒柱塞。针筒通常包含刚性筒体以及可滑动地设置在筒体内的针筒柱塞。活塞相对于筒体的纵向轴线在近向和/或远向方向上驱动柱塞，以将流体抽吸到针筒筒体中或从针筒筒体递送流体。
用于与流体注射器一起使用的针筒可以由具有一定最小壁厚的各种医疗级塑料材料制成。针筒厚度是一个重要的设计因素，因为在注射过程期间可能使用高达1200psi的压力。在某些注射过程中，由于在这样的压力下的过度径向膨胀，针筒本身典型地不能承受该高压力。已经开发了具有至少一个压力护套的流体注射器，用于在使用时封套针筒的至少部分，并且防止由于针筒内的流体压力的累积而造成的针筒的径向膨胀。这样的压力护套被设计为承受高注射压力而没有明显的径向膨胀。
某些现有的压力护套具有单件式(one-piece)圆柱形设计，其中针筒从压力护套的前(远)端插入压力护套。针筒的颈部可以从压力护套的远端突出，使得针筒可以连接到通向患者的流体管线。压力护套的近端典型地通过耦接构件保持在流体注射器上。在注射过程期间，针筒的外壁由于在径向向外方向作用在针筒上的力而抵靠压力护套的内壁膨胀。此外，由于活塞作用在针筒上的轴向移动，针筒在高压注射期间可能经历显著的轴向移动。针筒的这样的轴向移动是不期望的，并且可能导致不准确的容积递送。为了防止针筒在压力护套内的轴向移动，可以在压力护套和/或流体注射器上设置保持支架(holdingbracket)或远端锁定帽。
在前装载(front loading)时，加以压力护套的流体注射器系统在本领域中是已知的，但是这样的压力护套流体注射器系统的设计的改进、以及加以压力护套和不加压力护套注射器系统中使用的针筒的设计的改进仍然是并且继续是高度期望的。特别地，期望提供改进的压力护套，其配置为在注射过程期间防止或限制针筒的轴向移动。
发明内容
本公开总体上涉及具有至少一个压力护套的流体注射器，压力护套具有一个或多个针筒保持元件，用于在注射过程期间防止或限制针筒相对于压力护套的轴向移动。
在本公开的一些示例中，压力护套可以配置为用于连接到流体注射器的注射器头。压力护套可以具有开放远端、开放近端以及侧壁，侧壁限定沿着纵向轴线在远端和近端之间延伸的通孔。通孔可以配置为用于接收针筒的至少部分。压力护套可以具有至少部分地定位在通孔内的至少一个针筒保持元件，以及可操作地连接到至少一个针筒保持元件的至少一个致动机构。至少一个致动机构可以配置为使至少一个针筒保持元件相对于压力护套在脱离位置和接合位置之间移动，脱离位置允许针筒在通孔内的远向/近向移动，接合位置在从针筒加压递送流体期间限制或防止针筒的远向移动。
在本公开的一些示例中，至少一个致动机构可以相对于压力护套轴向地或径向地移动，以使至少一个针筒保持元件在脱离位置和接合位置之间移动。至少一个致动机构可以由偏置构件偏置到脱离位置。至少一个针筒保持元件可以是多个可径向延伸和缩回的指状部。多个可径向延伸和缩回的指状部可以在接合位置从压力护套的侧壁的内表面径向向内延伸，并且在脱离位置缩回到凹陷到压力护套的侧壁的内表面中的囊中。多个可径向延伸和缩回的指状部中的至少部分的远端可以具有保持唇缘或其它接合特征，保持唇缘或其它接合特征配置为当多个可径向延伸和缩回的指状部处于接合位置时接合针筒的远端的至少部分。
在本公开的一些示例中，至少一个针筒保持元件可以是弹簧，其具有连接到压力护套的至少部分的第一端和连接到至少一个致动机构的第二端。弹簧可以偏置到接合位置。至少一个针筒保持元件可以是可压缩环，可压缩环定位在凹陷到压力护套的内表面中的囊内。至少一个致动机构可以在接合位置压缩可压缩环，以使可压缩环的至少部分从压力护套的侧壁的内表面径向向内移动。至少一个针筒保持元件可以是套筒，套筒在压力护套的通孔内定位在压力护套的侧壁的内表面和针筒的外表面之间。
在本公开的一些示例中，配置为用于连接到流体注射器的注射器头的压力护套可以具有开放远端、开放近端以及侧壁，侧壁限定沿着纵向轴线在远端和近端之间延伸的通孔。通孔可以配置为用于接收针筒的至少部分。压力护套可以具有至少一个针筒保持元件，其至少部分地定位在通孔内。至少一个针筒保持元件可以配置为在从针筒加压递送流体期间接合针筒的至少部分，以防止或限制针筒相对于压力护套的远向移动。
在本公开的一些示例中，至少一个针筒保持元件可以是至少一个膨胀囊，膨胀囊径向向外凹陷到压力护套的侧壁的内表面中。可以选择至少一个膨胀囊的容积，以在超过预定的阈值压力从针筒加压递送流体期间防止针筒侧壁的塑性屈服(plastic yield)。可以选择至少一个膨胀囊的容积，以在从针筒加压递送流体期间，由于针筒的侧壁的至少部分径向膨胀到至少一个膨胀囊中，从而维持预定的轴向约束力。至少一个膨胀囊可以绕压力护套的侧壁的内表面的圆周周向连续或不连续。至少一个膨胀囊可以是彼此轴向偏移的多个膨胀囊。至少一个膨胀囊可以是螺旋形的。
在本公开的一些示例中，至少一个针筒保持元件可以是至少一个突出部，该至少一个突出部从压力护套的侧壁的内表面径向向内突出。至少一个突出部可以绕压力护套的侧壁的内表面的圆周周向连续或不连续。至少一个突出部可以是彼此轴向偏移的多个突出部。至少一个突出部可以是螺旋形的。
在本公开的一些示例中，用于将流体递送到患者的流体注射器可以具有至少一个注射器头，以及可移除地连接到至少一个注射器头的至少一个压力护套。至少一个压力护套可以具有开放远端、开放近端以及侧壁，侧壁限定沿着纵向轴线在远端和近端之间延伸的通孔。通孔可以配置为用于接收针筒的至少部分。压力护套可以具有至少一个针筒保持元件，其至少部分地定位在通孔内。至少一个针筒保持元件可以配置为在从针筒加压递送流体期间接合针筒的至少部分，以防止或限制针筒相对于至少一个压力护套的远向移动。
在一个或多个以下编号的条款中公开了具有至少一个压力护套的流体注射器的各个方面，压力护套具有一个或多个针筒保持元件，以在注射过程期间防止或限制针筒相对于至少一个压力护套的轴向移动。
条款1、压力护套，配置为可移除地连接到流体注射器的注射器头，所述压力护套包括：开放远端、开放近端和侧壁，所述侧壁限定沿着纵向轴线在所述远端和所述近端之间延伸的通孔，所述通孔配置为用于接收针筒的至少部分；以及至少一个针筒保持元件，所述至少一个针筒保持元件至少部分地定位在所述通孔内；其中所述至少一个针筒保持元件配置为在从所述针筒加压递送流体期间接合所述针筒的至少部分，以防止或限制所述针筒相对于所述压力护套的远向移动。
条款2、根据条款1所述的压力护套，其中所述至少一个针筒保持元件包括至少一个膨胀囊，所述至少一个膨胀囊径向向外凹陷到所述压力护套的侧壁的内表面中。
条款3、根据条款1至2中任一项所述的压力护套，其中选择所述至少一个膨胀囊的容积以在超过预定的阈值压力从所述针筒加压递送流体期间防止所述针筒的侧壁的塑性屈服。
条款4、根据条款1至3中任一项所述的压力护套，其中选择所述至少一个膨胀囊的容积，以在从所述针筒加压递送流体期间，由于所述针筒的侧壁的至少部分径向膨胀到所述至少一个膨胀囊中，从而维持预定的轴向约束力。
条款5、根据条款1至4中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个膨胀囊围绕所述压力护套的侧壁的内表面的圆周周向连续或不连续。
条款6、根据条款1至5中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个膨胀囊是多个彼此轴向偏移的膨胀囊。
条款7、根据条款1至6中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个膨胀囊是螺旋形的。
条款8、根据条款1至7中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个针筒保持元件包括至少一个突出部，所述至少一个突出部从所述压力护套的侧壁的内表面径向向内突出。
条款9、根据条款1至8中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个突出物围绕所述压力护套的侧壁的内表面的圆周周向连续或不连续。
条款10、压力护套，配置为可移除地连接到流体注射器的注射器头，所述压力护套包括：开放远端、开放近端和侧壁，所述侧壁限定了沿着纵向轴线在所述远端和所述近端之间延伸的通孔，所述通孔配置为用于接收针筒的至少部分；至少一个针筒保持元件，所述至少一个针筒保持元件至少部分地定位在所述通孔内；以及至少一个致动机构，所述至少一个致动机构可操作地连接到所述至少一个针筒保持元件，其中所述至少一个致动机构配置为使所述至少一个针筒保持元件相对于所述压力护套在脱离位置和接合位置之间移动，所述脱离位置允许所述针筒在所述通孔内的远向移动，所述接合位置在从所述针筒加压递送流体期间限制或防止所述针筒的远向移动。
条款11、根据条款10所述的压力护套，其中所述至少一个致动机构可相对于所述压力护套轴向地或径向地移动，以使所述至少一个针筒保持元件在所述脱离位置和所述接合位置之间移动。
条款12、根据条款10或条款11所述的压力护套，其中所述至少一个致动机构由偏置构件偏置到所述脱离位置。
条款13、根据条款10至12中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个针筒保持元件是多个可径向延伸和缩回的指状部，其中所述多个可径向延伸和缩回的指状部在所述接合位置从所述压力护套的侧壁的内表面径向向内延伸，并且在所述脱离位置缩回到凹陷到所述压力护套的侧壁的内表面中的囊中。
条款14、根据条款10至13所述的压力护套，其中所述多个可径向延伸和缩回的指状部中的至少部分的远端具有保持唇缘，所述保持唇缘配置为当所述多个可径向延伸和缩回的指状部处于所述接合位置时接合所述针筒的远端的至少部分。
条款15、根据条款10至14中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个针筒保持元件包括弹簧，所述弹簧具有连接到所述压力护套的至少部分的第一端和连接到所述至少一个致动机构的第二端。
条款16、根据条款10至15所述的压力护套，其中所述弹簧被偏置到所述接合位置。
条款17、根据条款10至16中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个针筒保持元件包括可压缩环，所述可压缩环定位在凹陷到所述压力护套的侧壁的内表面中的囊内。
条款18、根据条款10至17所述的压力护套，其中所述至少一个致动机构在所述接合位置压缩所述可压缩环，以使所述可压缩环的至少部分从所述压力护套的侧壁的内表面径向向内移动。
条款19、根据条款10至18中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个针筒保持元件是套筒，所述套筒在所述压力护套的通孔内定位在所述压力护套的内表面和所述针筒的外表面之间。
条款20、用于将流体递送到患者的流体注射器，所述流体注射器包括：至少一个注射器头；以及连接到所述至少一个注射器头的至少一个压力护套，所述至少一个压力护套具有开放远端、开放近端和侧壁，所述侧壁限定沿着纵向轴线在所述远端和所述近端之间延伸的通孔，所述通孔配置为用于接收针筒的至少部分；以及至少一个针筒保持元件，所述至少一个针筒保持元件至少部分地定位在所述通孔内，其中所述至少一个针筒保持元件配置为在从所述针筒加压递送流体期间接合所述针筒的至少部分，以防止或限制所述针筒相对于所述至少一个压力护套的远向移动。
本公开的这些和其它特征和特性，以及结构的有关元件的操作方法和功能，以及元件的组合和制造的经济性将在参考附图地考虑以下说明书和权利要求后变得更加显而易见，所有这些形成本申请文件的部分，其中相同的附图标记指代各图中的相应部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的。
附图说明
图1是根据本公开的一个示例的具有一对压力护套的流体注射器的前视立体图；
图2是图1所示的流体注射器的前立体图，其中针筒安装在每个压力护套中；
图3是图2中所示的针筒和压力护套的详细立体图；
图4A是根据本公开的一个示例的针筒和具有针筒保持元件的压力护套的侧视截面图，其中针筒保持元件处于脱离状态或位置；
图4B是图4A中所示的压力护套和针筒的侧视截面图，其中针筒保持元件处于接合状态或位置；
图4C是根据本公开的另一个示例的针筒和具有针筒保持元件的压力护套的侧视截面图；
图4D是图4C中所示的压力护套和针筒的侧视截面图，其中针筒保持元件处于接合状态或位置；
图5A是根据本公开另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的前视立体图；
图5B是与针筒一起使用的图5A中所示的压力护套的侧视截面图，其中针筒保持元件处于脱离状态或位置；
图5C是图5B中所示的压力护套和针筒的侧视截面图，其中针筒保持元件处于接合状态或位置；
图6A是根据本公开另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的前视立体图；
图6B是图6A中所示的压力护套和针筒保持元件的俯视图；
图6C是与针筒一起使用的图6A中所示的压力护套的侧视截面图，其中针筒保持元件处于脱离状态或位置；
图6D是图6B中所示的压力护套和针筒的侧视截面图，其中针筒保持元件处于接合状态或位置；
图7A是根据本公开另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的前视立体图；
图7B是与图7A中所示的压力护套一起使用的针筒的前视立体图；
图7C是图7A-7B的压力护套和针筒的侧视截面图，示出了针筒保持在压力护套内；
图7D是图7C的压力护套和针筒的详细侧视截面图；
图8A是根据本公开的另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套和配置为与其一起使用的针筒的侧视截面图；
图8B是根据本公开的另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套和配置为与其一起使用的针筒的侧视截面图；
图8C是根据本公开的另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套和配置为与其一起使用的针筒的侧视截面图；
图9A是根据本公开另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的前视立体图；
图9B是与针筒一起使用的图9A中所示的压力护套的侧视截面图；
图10是根据本公开另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的前视立体图；
图11A是根据本公开的另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的侧视截面图，其中针筒保持元件示出处于脱离状态或位置；
图11B是图11A中所示的压力护套的侧视截面图，其中针筒保持元件示出处于接合状态或位置；
图12A是根据本公开另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的分解前视立体图；
图12B是图12A中所示的压力护套和与其一起使用的针筒的前视立体图；
图12C是图12A-图12B的压力护套和针筒的侧视截面图，示出了针筒保持在压力护套内；
图13A是根据本公开的另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的侧视截面图，其中针筒保持元件处于脱离状态或位置；
图13B是图13A中所示的压力护套和针筒的侧视截面图，其中针筒保持元件处于接合状态或位置；
图14是根据本公开另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的侧视截面图；
图15A是根据本公开的另一个示例的具有针筒保持元件的压力护套的侧视截面图，其中针筒保持元件示出处于脱离状态或位置；
图15B是图15A中所示的压力护套的侧视截面图，其中针筒保持元件示出处于接合状态或位置；以及
图16是示出根据本公开的一个示例的作为压力的函数的轴向负载传输效率的曲线图。
在图1-图16中，除非另有说明，否则相同的字符表示相同的部件。
具体实施方式
如说明书中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则单数形式的“个”、“一个”和“该”包含复数个指示物。
出于以下描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“横”、“纵”及其衍生物将依照在附图中的取向来与本公开有关。
空间或方向术语(诸如“左”、“右”、“内”、“外”、“上”、“下”等)不应认为是限制性的，因为本公开可以采取各种替代取向。
当用于针筒和/或压力护套时，术语“近”指代当针筒和/或压力护套被取向以用于连接到注射器时，针筒和/或压力护套的最靠近注射器的一部分。
术语“远”指代当被取向以用于连接到注射器时，针筒和/或压力护套的离注射器最远的一部分。
术语“径向”指代在近端和远端之间法向于针筒和/或压力护套的纵向轴线的截面中的方向。
术语“周向”指代绕着针筒和/或压力护套的侧壁的内表面或外表面的方向。
术语“轴向”指代在近端和远端之间延伸的沿着针筒和/或压力护套的纵向轴线的方向。
当与针筒结合使用时，术语“柔性”意味着针筒的至少部分(诸如针筒的侧壁)能够弯曲或能够被弯曲以改变其延伸的方向。
术语“翻转滚动”和“滚动在自身之上”指代当被流体注射器的活塞推动时，针筒的第一部分(诸如针筒的侧壁的近侧部分)相对于针筒的第二部分(诸如针筒的侧壁的远侧部分)弯曲大约180°的能力。
说明书和权利要求书中使用的所有数字应理解为在所有情况下均受术语“约”修饰。术语“约”意味所述值的±10％的范围。
除非另有说明，否则本文公开的所有范围或比率应理解为包括其中包含的任何和所有子范围或子比率。例如，所述的范围或比率“1至10”应被认为包含在最小值1和最大值10之间(且包含最小值1和最大值10)的任何和所有子范围；换言之，以最小值1或更大开始并以最大值10或更小结束(诸如但不限于1至6.1、3.5至7.8、以及5.5至10)的所有子范围或子比率。
术语“至少”意味“大于或等于”。
术语“包含”与“包括”同义。
应当理解，在附图中图示且在以下说明书中描述的具体装置和过程仅仅是本公开的示例性方面。因此，涉及本文所公开的示例的具体尺寸和其它物理特性将不认为是限制性的。
除非另有说明，否则本文提及的所有文件(诸如但不限于已授权的专利和专利申请)均被认为是“通过引用而整体并入”。
参照附图，其中相同的附图标记在其数个视图中指代相同的零件，本公开总体上涉及具有至少一个压力护套的流体注射器，该压力护套具有一个或多个针筒保持元件，用于在注射过程期间约束针筒相对于至少一个压力护套的轴向移动。
参照图1，流体注射器10包含至少一个注射器头12和注射器外壳14。注射器头12可以支撑在支撑结构13上。在一些示例中，诸如图1所示，流体注射器10可以包含以并排取向布置的两个注射器头12。每个注射器头12可以形成在注射器外壳14的前端，并且可以构造成用于接收和保持至少一个压力护套16。虽然图1图示了具有两个注射器头12、每个注射器头12具有对应的压力护套16的流体注射器10，但是流体注射器10的其它示例可以包含单个注射器头和对应的压力护套，或者包含具有对应数目的压力护套16的多于两个注射器头12。压力护套16可以用一个或多个接合元件25(如图5A所示)可移除地附接到注射器头12，例如PCT国际公布WO 2016/069714和WO 2016/069711中所描述的一个或多个接合元件，其公开内容通过引用并入本文。
继续参考图1，每个注射器头12包含驱动构件或活塞19，诸如由电机(未示出)移动的往复驱动的活塞。每个活塞19可以配置为通过注射器外壳14的前端中的开口延伸到相应的注射器头12中并从相应的注射器头12延伸。如本文所述，每个活塞19向设置在压力护套16中的针筒的至少部分施加动力。
参考图2，流体注射器10配置为在每个压力护套16内接收针筒30。至少一个压力护套16典型地是可重复使用的部件，而针筒30典型地是单次使用部件。流体注射器10可具有至少一个体相流体源(bulk fluid source)，以用流体填充针筒30。体相流体源可以是含有第一医疗流体(诸如造影剂)的第一体相流体源32，以及含有第二医疗流体(诸如生理盐水)的第二体相流体源34，用于向针筒30填充含有在第一和第二体相流体源32、34中的第一或第二流体。至少一个流体路径套件35可以与每个针筒30的排放端流体连接，以通过连接到导管、针或在血管通路部位插入到患者中的其它流体递送连接(未示出)的管路从针筒30递送流体。流入和流出至少一个针筒30的流体可以由流体控制模块(未示出)调节。流体控制模块可以基于用户所选择的注射参数(诸如注射流速、持续时间、总注射容积、和/或造影剂介质和生理盐水的比率)来操作各种活塞、阀、和/或流体调节结构，以调节医疗流体(诸如，生理盐水溶液和造影剂)向患者的递送。在PCT申请公布No.WO 2015/164783和WO 2016/72467中公开了可以与本文描述的系统一起使用或修改以与之一起使用的合适的前装载流体注射器的示例，其包含至少一个压力护套16和针筒30，其公开内容通过引用并入本文。
在某些实施例中，合适的针筒30包含如WO 2015/164783和WO 2016/172467中所描述的滚动膜片式针筒，其具有柔性薄侧壁，当被活塞19作用时其在自身之上滚动，使得随着活塞19从近端向远端前进，折叠区域处的侧壁的外表面在径向向内的方向折叠，并且使得随着活塞19从近端缩回到远端，折叠区域处的侧壁的外表面在径向向外的方向展开。这样的滚动膜片针筒可以由合适的医疗级塑料制成，并且侧壁厚度范围为0.01英寸-0.15英寸。在由活塞19的远向移动对针筒30加压时，滚动膜片针筒内的流体压力引起侧壁径向向外膨胀。与常规针筒相比，该针筒侧壁相对薄增强了这样的效果。随着针筒侧壁径向向外膨胀，它接触压力护套16的内表面，这限制了针筒侧壁的进一步膨胀，从而防止了针筒壁的破裂。在增加的压力下，在针筒30的膨胀的侧壁和压力护套16的侧壁的内表面之间的摩擦力防止针筒30相对于压力护套16的远向移动，从而将针筒30维持在压力护套16中。如本文所述，在针筒30的侧壁的外部和压力护套16的侧壁的内表面之间的摩擦力可以通过将保留特征并入到压力护套16的侧壁的内表面中和/或针筒30的侧壁的外表面中来修改和增强。这些表面之间增加的摩擦力可以最小化或甚至消除在注射过程期间将针筒30维持在压力护套16内的附加结构的需要。
参考图1，至少一个压力护套16通过附接机构(未示出)安装到注射器外壳14的前端，该附接机构允许至少一个压力护套16与注射器外壳14的可移除连接。在一些示例中，至少一个压力护套16可以不可移除地连接到注射器外壳14。
参考图4A-图4D，至少一个压力护套16可以具有总体上中空的圆柱形状，其前端或远端18具有针筒接收开口20(如图1所示)，用于将针筒30接收到压力护套16中。至少一个压力护套16还包含后端或近端22，后端或近端22配置为接合流体注射器10的至少部分并将至少一个压力护套16可移除地或不可移除地连接到流体注射器10。至少一个压力护套16具有侧壁24，侧壁24沿着至少一个压力护套16的纵向轴线23在远端18和近端22之间延伸。在至少一个压力护套16的远端18处的开口20限定通孔26，该通孔26沿着压力护套16的纵向轴线23在远端18和近端22之间延伸。至少一个压力护套16具有内径D1(如图4A所示)，其大小适于紧密但可移除地接收针筒30的外径D2(如图4A所示)，使得针筒30可以在不干扰压力护套侧壁24的内表面28的情况下容易地插入通孔26和从通孔26移除。压力护套侧壁24的内表面28配置为至少在注射过程期间接触针筒30的外表面的至少部分，其中针筒30由于针筒30内的流体压力而径向向外膨胀。如本文所述，在针筒30的外表面和压力护套侧壁24的内表面26之间的接触还可以由至少一个针筒保持元件摩擦增强。
至少一个压力护套16可以由在注射过程期间能够约束针筒30向外径向膨胀的材料制成。如前所述，例如由于侧壁厚度，针筒30本身可能不能承受与某些流体注射过程相关联的高压。至少一个压力护套16可以用于限制针筒30在压力下的径向膨胀。例如，在某些实施例中，针筒侧壁在注射压力下的径向膨胀可以被限制于压力护套侧壁24的内径。在一些示例中，至少一个压力护套16可以由医疗级材料(诸如医疗级塑料、金属或玻璃)制成。在某些示例中，至少一个压力护套16可以由半透明或透明材料制成，以使得可以通过压力护套16的侧壁24观察针筒30的至少部分。
针筒30适用于CT、MRI、PET等过程，并且可在诸如约10-400psi(例如200-400psi)的典型操作压力下操作，这取决于流体的粘度、流体路径的直径和期望的注射速率。在一些示例中，针筒30可以被配置用于压力需要达到1200psi量级的过程，诸如血管造影术。针筒30可以是在PCT申请公开No.WO 2015/164783和PCT申请公开No.WO 2016/172467中所公开的针筒，其公开内容通过引用并入本文。在其它示例中，针筒30可以是美国专利申请公开No.2013/023048中描述的膀胱(bladder)针筒，或者美国专利No.9,180,252中描述的针筒，其公开内容通过引用整体并入本文。在其它示例中，针筒30可以是美国专利No.5,383,858、6,322,535、6,652,489、9,173,995和9,199,033中描述的针筒，其公开内容通过引用整体全部并入本文。
参考图4A-图4D，根据某些实施例，针筒30可以是包含中空主体的滚动膜片式针筒，中空主体包含前端或远端34、后端或近端36以及在其间延伸的柔性侧壁38。在使用中，近端36配置为用于插入通孔26中，使得针筒30的侧壁38被压力护套16的内表面28围绕。针筒30的远端34的至少部分可以从压力护套16的远端18暴露。在一些示例中，针筒30可以使用用注射成型预制件(injection molded preform)的吹塑成型(blow-molding)技术形成。在其它示例中，针筒30可以是注射成型的。
继续参考图4A-图4B，针筒30的近端36连接到封闭端壁40，并且针筒30的远端34限定与封闭端壁40相对的排放颈42。远端34可以具有截头锥形形状，其从侧壁38到排放颈42逐渐变窄。封闭端壁40可以成形为与流体注射器10的活塞19直接相接(如图1所示)。例如，封闭端壁40可以限定接收端囊R，用于直接与相似形状的活塞19接口，活塞19可以成形为基本上匹配封闭端壁40的形状。侧壁38和/或端壁40可以具有均匀或不均匀的厚度。例如，与端壁40相比，侧壁38在远端34处可以具有增加的厚度。在其它实施例中，端壁40可以具有接收端囊R上不均匀的厚度。
针筒30的侧壁38限定柔软、可弯折(pliable)或柔性但自支撑的主体，该主体配置为在活塞19的作用下滚动在自身之上。特别地，针筒30的侧壁38配置为，滚动使得其外表面随着活塞19在远向方向上移动而在径向向内的方向上折叠和反转，并且随着活塞19在近向方向上缩回而在径向向外的方向上以相反的方式铺展和展开。
参考图3，每个针筒30的远端34可选地由连接到注射器外壳14的保持支架44或其它保持机构来保持，该保持机构在注射过程期间防止针筒30相对于压力护套16的轴向移动。可选的保持支架44可在第一关闭位置(图3)和第二打开位置(图1)之间移动。在关闭位置，保持支架44接合针筒30的远端34，以相对于压力护套16轴向地保持每个针筒30，并在注射过程期间防止或约束每个针筒30相对于压力护套16在轴向方向上移动。在打开位置，保持支架44远离接合针筒30的远端34移动，以允许针筒30插入到压力护套16中或从压力护套16移除。
参考图4A-图4B，根据某些实施例，针筒30可以具有至少一个径向凸缘50或相对于侧壁38径向向外突出的其它突出特征。在一些示例中，至少一个径向凸缘50可以在邻近排放颈42的远端34处相对于侧壁38径向向外突出。至少一个径向凸缘50可以与侧壁38一体地形成以作为侧壁38中的径向突出部。在其它示例中，至少一个径向凸缘50可以形成为分开的部件，其可移除地或不可移除地附接到针筒30的外表面。例如，至少一个径向凸缘50可以由粘合剂、经由过盈配合或任何其它类型的机械连接来附接，该任何其它类型的机械连接将至少一个径向凸缘50固定到针筒30的外表面的至少部分并防止至少一个径向凸缘50相对于针筒30的轴向移动。至少一个径向凸缘50具有直径D3(如图4A所示)，其大于压力护套16的通孔26的内径D1。以这种方式，至少一个径向凸缘50限制针筒30的主体可以插入压力护套16中多少。至少一个径向凸缘50具有近表面52，该近表面52配置为接触压力护套16的远端18。当至少一个径向凸缘50的近表面52接合压力护套16的远端18时，针筒30不能再进一步插入压力护套16的通孔26中。在某些实施例中，压力护套16的远端18可以包括围绕远表面的内圆周的凹槽(未示出)，至少一个径向凸缘50可以配合到该凹槽中，从而使针筒30在压力套16内基本居中。替代地，至少一个径向凸缘50可以位于针筒30的排放颈42上(参见例如图5B和图5C)并可以接合注射器14上的特征，以在针筒填充或递送过程期间将针筒30维持在压力护套16内。
在各种示例中，至少一个径向凸缘50可以绕针筒30的侧壁38的外圆周周向连续。在其它示例中，至少一个径向凸缘50可以在绕针筒30的侧壁38的外圆周的周向方向上不连续。例如，至少一个径向凸缘50可以由绕侧壁38的外圆周彼此周向间隔开的多个区段形成。至少一个径向凸缘50的区段可以以相等或不相等的径向间隔彼此间隔开。至少一个径向凸缘50的区段可以具有相等或不相等的直径。在一些示例中，两个或更多个径向凸缘50可以彼此轴向间隔开。径向凸缘50可以具有相等或不相等的直径。
在使用中，至少一个径向凸缘50配置为当向针筒30填充流体时防止针筒30在近向方向上的轴向移动。在根据具有处于压缩配置的滚动膜片式针筒(参见例如图12B)的实施例的这样的过程期间，活塞19(如图1所示)可释放地接合端壁40并在近向方向(例如，使用在10至300lbs之间的力)拉动针筒30的端壁40，如图4A和图4C中的箭头A所示。由于至少一个径向凸缘50的近表面52与压力护套16的远端18的面向远侧的表面接合或与注射器14上的特征接合，至少一个径向凸缘50约束针筒30的远端34在近向方向上移动。以这种方式，可以防止针筒30相对于压力护套16在近向方向上移动。此外，至少一个径向凸缘50在装载期间防止针筒30落入压力护套16的通孔26中。
继续参考图4A-图4D，压力护套16可以具有至少一个针筒保持元件60。至少一个针筒保持元件60可以径向向外凹陷到压力护套16的侧壁24的内表面28中，以限定至少一个膨胀囊62。期望地选择至少一个膨胀囊62的容积，使得针筒侧壁38可以在注射过程期间膨胀到膨胀囊62中，以提供足够的轴向约束力，该轴向约束力在加压流体递送过程期间约束针筒30相对于压力护套16的移动。然而，期望地最小化至少一个膨胀囊62的容积，以避免由于在超过预定的阈值(诸如约100psi)注射期间针筒侧壁的过度膨胀导致的针筒侧壁38的塑性屈服。如本文所用，“塑性屈服”意味针筒的塑料侧壁的永久变形。由于加压膨胀造成的针筒侧壁38的塑性屈服可能使得在注射过程之后难以从压力护套16移除径向变形的针筒。
至少一个膨胀囊62可以与压力护套16的侧壁24的内表面28一体形成。至少一个膨胀囊62的内径D4大于压力护套16的侧壁24的内径D1。在一些示例中，至少一个膨胀囊62可以形成为一个或多个通孔，一个或多个通孔至少部分地延伸穿过压力护套16的侧壁24。在其它示例中，至少一个针筒保持元件60可以是一个或多个突出部，一个或多个突出部从压力护套16的侧壁24的内表面28径向向内突出。一个或多个突出部的尺寸可以设计成在装载期间允许针筒30插入通孔26中，但是当针筒侧壁38在注射过程期间在压力下抵靠压力护套16的侧壁24膨胀时提供足够的轴向约束力，以帮助将针筒30保持在压力护套16内。在一些示例中，限定至少一个针筒保持元件60的一个或多个突出部可以与压力护套16一体形成，或者作为分开的部件可移除地或不可移除地连接到压力护套16。在一些示例中，至少一个针筒保持元件60可以具有一个或多个膨胀囊62与一个或多个突出部中的一个或多个的各种组合。
在各种示例中，至少一个膨胀囊62和/或一个或多个突出部可以绕压力护套16的侧壁24的内表面28的圆周周向连续。在其它示例中，至少一个膨胀囊62和/或一个或多个突出部可以在绕压力护套16的侧壁24的内表面28的圆周的周向方向上不连续。例如，至少一个膨胀囊62和/或一个或多个突出部可以由绕压力护套16的侧壁24的内表面28的圆周彼此周向间隔开的多个区段形成。至少一个膨胀囊62和/或一个或多个突出部的区段可以以相等或不相等的径向间隔彼此间隔开。至少一个膨胀囊62和/或一个或多个突出部的区段可以具有相等或不相等的直径。在一些示例中，诸如图4A所示，两个或更多个膨胀囊62可以彼此轴向间隔开。多个膨胀囊62和/或一个或多个突出部可以具有相同或不同的形状，诸如C形、U形或任何其它规则或不规则的几何形状。多个膨胀囊62和/或一个或多个突出部可以具有相等或不相等的直径和/或相等或不相等的轴向长度。多个膨胀囊62可以形成为压力护套16的侧壁24的内表面28的至少部分上的粗糙表面。在某些实施例中，膨胀囊62的内表面和/或一个或多个突出部可以具有粗糙表面。替代地或组合地，针筒30的侧壁38的外表面可以至少部分地被粗糙化，以接合压力护套16的侧壁24，诸如基本上在压力护套16的侧壁24的内表面28的至少部分的粗糙表面的相同位置处。此外，邻近的膨胀囊62和/或一个或多个突出部可以以相等或不相等的轴向距离彼此分开。在其它实施例中，可以选择压力护套16与针筒30的医疗级塑料以使得在压力护套16和针筒30之间的摩擦力最大化。
在使用中，诸如在从针筒30递送流体的注射过程期间，至少一个膨胀囊62和/或一个或多个突出部配置为当正从针筒30排放流体时防止针筒30在远向方向轴向移动。在这样的过程期间，活塞19在远向方向推动针筒30的端壁40，如图4A-图4B中的箭头B所示。用于针筒30的远端34被保持支架44约束免于轴向移动，活塞19的持续远向移动在针筒30内累积流体压力(典型地约为50至350psi)。由于侧壁38的薄且柔性的构造，侧壁38抵靠压力护套16的侧壁24的内表面28径向向外膨胀。因为至少一个膨胀囊62相对于压力护套16的侧壁24的内表面28凹陷，所以针筒30的侧壁38可以在至少一个膨胀囊62的区域中局部地径向向外膨胀。由于针筒30的侧壁38膨胀以填充膨胀囊62时，通过在针筒30的侧壁38与压力护套16的侧壁24的内表面28以及膨胀囊62之间的表面对表面的摩擦接触，针筒30变为与压力护套16接合。由于这样的表面对表面的接触，防止针筒30在活塞19的近向指向力下在远向方向上轴向移动。此外，随着注射压力增加，在针筒30的侧壁38与压力护套16的侧壁24的内表面28之间的摩擦力的量增加。以这种方式，可以防止或最小化针筒30相对于压力护套16在远向方向上移动。针筒侧壁38与膨胀囊62和/或一个或多个突出部的接合减小或消除了保持支架44上的轴向负载。另外，当仅两个针筒注射器的一个针筒30被加压以从之递送流体时，可以减小或消除保持支架44上的扭矩负载。
在针筒30的外壁与压力护套16的内表面28以及至少一个针筒保持元件60之间的轴向摩擦力是法向力(即在径向方向上施加在针筒30的外壁和压力护套16的内表面28上的力)和在针筒30的外部和压力护套16的内表面28之间的表面对表面界面处的摩擦系数的函数，其包含在针筒30的外部和至少一个针筒保持元件60之间的表面对表面接触。此轴向摩擦力与在注射过程期间针筒30和压力护套16的相对轴向移动相反。摩擦系数是制造压力护套16、至少一个针筒保持元件60和针筒30的材料类型的函数。摩擦系数也是制造压力护套16、至少一个针筒保持元件60和针筒30的材料的表面结构(诸如表面粗糙度)的函数。摩擦系数进一步取决于在针筒30的外部和压力护套16的内表面28之间的任何流体的存在。典型地，在针筒30和压力护套28之间的任何流体都降低了摩擦系数，并且从而降低了在针筒30和压力护套16之间的总摩擦力。
在针筒30和压力护套16之间的轴向摩擦力可以等于或小于在从针筒30加压递送流体期间在针筒30的轴向力。随着针筒30内的流体被加压，针筒30在径向向外的方向上膨胀或胀大，以接合压力护套16的内表面28和至少一个针筒保持元件60。随着压力增加，针筒30膨胀的径向力增加，从而增加在针筒30和压力护套16之间的法向力。随着法向力增加，轴向摩擦力也基于在针筒30的外部与压力护套16的内表面28之间的表面对表面界面处的摩擦系数而增加，其包含在针筒30的外部和至少一个针筒保持元件60之间的表面对表面的接触。
在流体递送过程期间，活塞19在远向方向推动针筒30的端壁40，如图4B和图4D中的箭头B所示。由于针筒30的远端34被保持支架44(如图3所示)约束免于轴向移动，活塞19的持续远向移动在针筒30内累积流体压力(典型地约为50至350psi)。由于侧壁38的薄且柔性的构造，侧壁38抵靠压力护套16的内表面28径向向外膨胀。因为至少一个膨胀囊62相对于压力护套16的内表面28凹陷，所以针筒30的侧壁38可以在至少一个膨胀囊62的区域中局部地径向向外膨胀，如图4B和图4D所示。随着针筒30的侧壁38膨胀以填充膨胀囊62，通过在针筒30的侧壁38与通孔26的内表面28和膨胀囊62之间的表面对表面的接触，针筒30变为与压力护套16接合。由于这样的表面对表面的接触，防止针筒30在活塞19的近向指向力下在远向方向上轴向移动。以这种方式，可以防止针筒30相对于压力护套16在远向方向上移动。针筒侧壁38与膨胀囊62的接合减小或消除了保持支架44上的轴向负载。另外，当仅一个针筒30被加压以从之递送流体时，可以减小或消除保持支架44上的扭矩负载。
在进一步的示例中，至少一个针筒保持元件60可以是压力护套16的侧壁24的内表面28中的凹部，其填充有弹性材料，诸如热塑性弹性体或硅树脂材料。弹性材料期望地填充膨胀囊62的至少部分并与针筒侧壁38充分间隔开以允许针筒30插入通孔26中。在流体递送过程期间，针筒侧壁38径向向外膨胀以接触弹性材料。弹性材料本身可能由于与针筒侧壁38接触而变形(诸如通过压缩)。弹性材料相对于压力护套16的侧壁24的内表面28可以具有更高的摩擦系数。以这种方式，弹性材料可以“粘”到针筒30的侧壁38，从而减少或消除在注射过程期间针筒30的轴向移动。在一些示例中，弹性材料可以设置在压力护套16中的凹槽和/或孔内。因此，弹性材料可以限定可变形的有弹力的膨胀区域，针筒侧壁38可以延伸到该膨胀区域中。在流体递送过程之后，针筒侧壁38恢复到其原始形状，从而将弹性材料减压成其原始形状。针筒30可以在不干扰弹性材料的情况下从通孔26移除。弹性材料可以永久地附接接到压力护套16的内侧壁24，或者可以可移除地附接到压力护套16的侧壁24，使得它可以在某一时间段后被替换。在其它实施例中，弹性材料可以设置在针筒30的侧壁38的外表面上，例如基本上在使得弹性材料配合在膨胀囊62内的位置处。根据此实施例，具有弹性材料的针筒30的直径可以小于通孔26的直径。
参考图5A-图15B，根据本公开的进一步示例或实施例示出了具有至少一个针筒保持元件60的压力护套16和配置为与压力护套16一起使用的针筒30。图5A-图15B中所示的压力护套16和针筒30的部件与本文中参考图1-图4B描述的压力护套16和针筒30基本上相似或相同。图5A-图15B中的附图标记用于图示与图1-图4B中对应的附图标记相同的部件。由于关于图1-图4B中总体示出的压力护套16和针筒30的先前讨论适用于图5A-图15B中所示的本公开的示例，所以本文中仅讨论图1-图4B中总体示出的压力护套16与针筒30和图5A-图15B中总体示出的压力护套16与针筒30之间的相对差异。
参考图5A-图5C，压力护套16具有至少一个针筒保持元件60，该针筒保持元件60配置为由于致动机构70(如图5B-5C所示)的移动而在脱离位置或状态(图5B)和接合位置或状态(图5C)之间移动。在各种示例中，致动机构70可以是机械机构、电机构、机电机构、气动机构、液压机构或这些机构中的任何机构的组合。在一些示例中，致动机构70可以是杆72(如图5B-图5C所示)，其可相对于压力护套16轴向移动。杆72可以通过可操作地连接到活塞19的螺管(solenoid)或机械联动布置而相对于压力护套16可轴向移动(如图4A-图4B所示)。在一些示例中，杆72可以连接到电激活的部件，诸如镍钛诺(nitinol)线或电活性聚合物。杆72可以由偏置构件74偏置到脱离位置或接合位置。在一些示例中，杆72通过被配置作为弹簧的偏置构件74偏置到接合位置。
继续参考图5A-图5C，至少一个针筒保持元件60具有多个径向可延伸和可缩回的指状部76(下文中称为“可缩回指状部76”)，其周向地布置在径向向外延伸到压力护套16的内表面28中的囊78内。多个可缩回指状部76可以绕压力护套16的侧壁24的远侧部分的内表面28的圆周周向连续。在其它示例中，可缩回指状部76可以绕压力护套16的侧壁24的远侧部分的内表面28的圆周在周向方向上不连续。例如，可缩回指状部76可以由绕压力护套16的侧壁24的远侧部分的内表面28的圆周彼此周向间隔开的多个区段形成。至少一个针筒保持元件60的区段可以以相等或不相等的径向间隔彼此间隔开。
多个可缩回指状部76中的每个与致动机构70可操作地连接，使得致动机构70在脱离位置或状态和接合位置或状态之间的移动也使多个可缩回指状部76中的至少一些在脱离位置(图5B)和接合位置(图5C)之间移动。在一些示例中，每个可缩回指状部76可以连接到相应杆72的至少部分。偏置构件74可以布置在可缩回指状部76中的至少一个的近端和囊78的远端之间。
继续参考图5B-图5C，囊78在其远端具有第一倾斜表面80，其引导可缩回指状部76在脱离位置和接合位置之间移动。第一倾斜表面80可以配置为相对于压力护套16向远向并径向向内两者地引导可缩回指状部76。在一些示例中，可缩回指状部76可以具有第二倾斜表面82，其对应于囊78的第一倾斜表面80。在使用中，可缩回指状部76的第二倾斜表面82配置为沿着囊78的第一倾斜表面80滑动，使得可缩回指状部78从脱离位置(图5B)和接合位置(图5C)远向和径向向内两者地移动。
继续参考图5B-图5C，可缩回指状部76的远端具有径向向内突出的保持唇缘84，该保持唇缘84配置为，当可缩回指状部76定位于接合位置(图5C)时，接合针筒30的截头锥形远端34的至少部分。在接合位置，可缩回指状部76的至少部分配置为径向向内延伸到压力护套16的通孔26中，以接触针筒30的侧壁38的至少部分。在注射过程期间，针筒30的径向膨胀增加了在针筒30的侧壁38和可缩回指76之间的接触力，以防止或限制针筒30相对于压力护套16的轴向移动。通过保持唇缘84与针筒30的远端34的相互作用进一步限制或防止针筒30的这样的轴向移动。在一些示例中，可缩回指状部76可以配置为在注射过程期间减小或消除由针筒30施加在保持支架44上的轴向力。在可缩回指状部76配置为消除由针筒30施加在保持支架44上的轴向力的示例中，不需要提供保持支架44，或者保持支架44可以用作在压力护套16内针筒30的轴向保持的补充措施，例如在注射过程之前将针筒30保持在压力护套16内。
参考图6A-图6D，压力护套16具有至少一个针筒保持元件60，该针筒保持元件60配置为由于致动机构70(如图6B所示)的移动而在脱离位置或状态(图6C)和接合位置或状态(图6D)之间移动。参考图6B，致动机构70可以具有可线性移动的销钉94，销钉94配置为用于接触弹簧86的至少部分，弹簧86可在脱离位置或状态和接合位置或状态之间随着销钉94的移动而移动。在一些示例中，弹簧86的第一端88与囊90接合，囊90径向向外延伸到压力护套16的内表面28(如图6A所示)中。弹簧86的第二端92与致动机构70的至少部分(诸如线性可移动的销钉94)可操作地连接。弹簧86缠绕为彼此轴向间隔开的多个线圈96(如图6C-图6D所示)。
弹簧86可以偏置到接合位置。在接合位置，线圈96具有第一直径D4，其小于通孔26的内径D1和针筒30的外径D2，使得弹簧86的线圈96接触针筒30的侧壁38。在注射过程期间，针筒30的径向膨胀增加了在针筒30的侧壁38和弹簧86的线圈96之间的接触力，以防止或限制针筒30相对于压力护套16的轴向移动。替代地，弹簧86可以偏置到脱离位置，并且致动机构70可以将弹簧移动到接合位置。
为了将弹簧86从接合位置移动到脱离位置，操作销钉94以使弹簧86的第二端92朝向第一端88移动，从而使弹簧86的线圈96径向分开。在脱离位置，线圈96具有第二直径D5，其大于或等于通孔26的内径并大于针筒30的外径D2，以允许针筒30自由插入压力护套16的通孔26或从压力护套16的通孔26自由移除。还预期使弹簧86在脱离位置和接合位置之间移动的其它致动机构，诸如用于将第一端88和第二端92一起移动和分开的杠杆或夹钳机构。
参考图7A，压力护套16可以具有至少一个针筒保持元件60，该针筒保持元件60径向向外凹陷到压力护套16的侧壁24的内表面28中，以限定至少一个膨胀囊62。至少一个膨胀囊62的内径大于通孔26的内径。在一些示例中，膨胀囊62可以绕通孔26的内表面28的圆周周向连续。在其它示例中，膨胀囊62可以绕通孔26的内表面28的圆周在周向方向上不连续。例如，膨胀囊62可以由绕通孔26的内表面28的圆周彼此周向间隔开的多个区段形成。膨胀囊62的区段可以以相等或不相等的径向间隔彼此间隔开。在一些示例中，两个或更多个膨胀囊62可以彼此轴向间隔开。
参考图7B，针筒30可以具有至少一个标签98，其绕侧壁38的外侧的至少部分延伸。在一些示例中，至少一个标签98相对于针筒30的轴向位置是固定的。例如，至少一个标签98可以粘附地固定到针筒30，或者它可以绕侧壁38的外部部分紧密地绑定。标签98可以由这样的材料制成，该材料当针筒30在注射方案期间被加压并径向膨胀、标签98被保持在针筒30的壁38和压力护套16的侧壁24之间时，增加在针筒30的侧壁38和压力护套16的侧壁24之间的摩擦力。
继续参考图7B，至少一个标签98可以具有一个或多个突出部100，其相对于针筒30和至少一个标签98的主体102径向向外突出。替代地或另外地，针筒30的侧壁38可以具有一个或多个突出部，如本文所述，其与至少一个膨胀囊62接合。在一些示例中，突出部100可以绕标签98的外表面的圆周周向连续。在其它示例中，突出部100可以在绕标签98的外表面的圆周在周向方向上不连续。例如，突出部100可以由绕标签98的外表面的圆周彼此周向间隔开的多个区段形成。突出部100的区段可以以相等或不相等的径向间隔彼此间隔开。在一些示例中，两个或更多个突出部100可以彼此轴向间隔开。
参考图7C-7D，标签98上的一个或多个突出部100配置为与压力护套16的至少一个膨胀囊62相互作用。当针筒30插入到压力护套16中时，标签98介于针筒30的外表面和压力护套16的侧壁24的内表面28之间。期望地定位一个或多个突出部100使得其轴向位置对应于压力护套16上的至少一个膨胀囊62的轴向位置。一个或多个突出部100可以配置为当针筒30被加压时膨胀到至少一个膨胀囊62中。当针筒30未被加压时，一个或多个突出部100不被强制保持在至少一个膨胀囊62内，以允许针筒30插入到压力护套16中或从压力护套16移除。
在使用中，诸如在从针筒30递送流体的注射过程期间，突出部100配置为当正从针筒30排放流体时防止针筒30在远向方向轴向移动。由于针筒30的侧壁38在压力下径向向外膨胀，标签98上的突出部100随着侧壁38的移动而径向向外移动以与膨胀囊62接合。以这种方式，通过在突出部100与膨胀囊62之间和在标签98的主体102与压力护套16的侧壁24的内表面28之间的表面对表面的接触，标签98变为与压力护套16接合。由于这样的表面对表面的接触，防止标签98(并且从而防止针筒30)在活塞19的近向指向力的作用下在远向方向上轴向移动。以这种方式，可以防止针筒30相对于压力护套16在远向方向上移动。
参考图8A-图8C，压力护套16可以具有呈膨胀囊62形式的至少一个针筒保持元件60。膨胀囊62可以与本文参考图4A-图4B和图7C-图7D描述的膨胀囊62基本上相似或相同。代替在固定到针筒30的标签98上形成一个或多个突出部100(如本文参考图7A-图7D所述)，图8A-图8C的针筒30可以具有作为针筒30的侧壁38的整体部分的一个或多个突出部100。
参考图8A，一个或多个突出部100相对于针筒30的外表面径向向外突出。一个或多个突出部100可以形成为多个单独的突出部100，其绕标签98的外表面的圆周在周向方向上不连续。例如，一个或多个突出部100可以形成为绕针筒30的外表面的圆周彼此周向间隔开的多个区段。一个或多个突出部100的区段可以以相等或不相等的径向间隔彼此间隔开。在一些示例中，两行或更多行突出部100可以彼此轴向间隔开。突出部100中的每一个相对于其它突出部100可以具有相同或不同的形状。在一些示例中，突出部100可以具有半球形形状。在其它示例中，突出部可以具有半卵形(semi-ovoidal)或半椭圆形形状。针筒30上的一个或多个突出部100可以配置为与压力护套16的至少一个膨胀囊62对准并相互作用。在一些示例中，膨胀囊62可以形成为绕压力护套16的内圆周的周向连续的环。在其它示例中，至少一个膨胀囊62可以是与多个突出部100对应的多个膨胀囊62。多个膨胀囊62中的每个可以配置为接收一个或多个突出部100中的至少一个。期望定位一个或多个突出部100，使得其轴向位置对应于压力护套16上的至少一个膨胀囊62的轴向位置。一个或多个突出部100配置为当针筒30被加压时膨胀到至少一个膨胀囊62中。当针筒30未被加压时，突出部100基本上不位于膨胀囊62内，以允许针筒30插入到压力护套16中或从压力护套16移除。在某些实施例中，当针筒30未加压时，突出部100稍微定位在膨胀囊62内以允许针筒30当插入到压力护套16中时“卡入”到位并保持在适当位置，并且可以允许针筒30在完成注射方案后容易地从压力护套16移除。
参考图8B-图8C，一个或多个突出部100绕针筒30的外表面的圆周周向连续。类似于本文中参考图8A描述的在一个或多个突出部100与至少一个膨胀囊62之间的相互作用，图8B-图8C中的一个或多个突出部100配置为与压力护套16的至少一个膨胀囊62相互作用。针筒30上的单个突出部100可以配置为与压力护套16上的单个膨胀囊62相互作用(图8B)，或者针筒30上的多个轴向偏移的突出部100可以配置为与压力护套16上的对应的多个膨胀囊62相互作用。在使用中，诸如在从针筒30递送流体的注射过程期间，突出部100配置为当在注射压力下正从针筒30排放流体时防止针筒30在远向方向上轴向移动。随着针筒30的侧壁38在压力下径向向外膨胀，突出部100随着侧壁38的移动而径向向外移动以与膨胀囊62接合。以这种方式，通过在突出部100与膨胀囊62之间和在针筒30的侧壁38的外表面与压力护套16的侧壁24的内表面28之间的表面对表面的接触，针筒30变为与压力护套16接合。由于这样的表面对表面的接触，防止针筒30在活塞19的近向指向力下在远向方向轴向移动。
参考图9A-图9B，至少一个针筒保持构件60配置为凸块106的阵列，每个凸块106从压力护套16的侧壁24的内表面28径向向内突出。凸块106绕压力护套16的侧壁24的内表面28的圆周以相等或不等的径向间隔彼此间隔开。在一些示例中，凸块106具有直径相等或不相等的半球形状。在其它示例中，凸块106可以具有半卵形或半椭圆形形状。在其它示例中，凸块106可以具有任何规则或不规则的几何形状。凸块106可以布置在多个径向带108中，径向带108彼此轴向间隔开。径向带108可以以相等或不相等的轴向距离彼此分开。
在使用中，诸如在从针筒30递送流体的注射过程期间，凸块106配置为当正从针筒30排放流体时防止针筒30在远向方向上轴向移动。由于针筒30的侧壁38在压力下径向向外膨胀，针筒30的侧壁38弹性变形以填充凸块106之间的空隙110。以这种方式，通过在凸块106和压力护套16的侧壁24的内表面28与针筒30的侧壁38之间的表面对表面的接触，针筒30变为与压力护套16接合。由于这样的表面对表面的接触，防止针筒30在活塞19的近向指向力下在远向方向上轴向移动。
参考图10，至少一个针筒保持构件60形成为螺旋构件111，螺旋构件111径向向外突出到压力护套16的侧壁24的内表面28中。在一些示例中，螺旋构件111形成为从压力护套16的侧壁24的内表面28径向向内延伸的突起。螺旋构件111可以沿着压力护套16的纵向轴线23在远端18和近端22之间在逆时针或顺时针方向延伸。螺旋构件111可以在压力护套16的纵向长度的至少部分上延伸。螺旋构件111可以在相接的匝113之间具有相等或不相等的节距。在使用中，螺旋构件111配置为当在注射压力下正从针筒30排放流体时防止针筒30(如图4A-4B所示)在远向方向上轴向移动。随着针筒30的侧壁38在压力下径向向外膨胀，针筒30的侧壁38有弹力地变形以接合由螺旋构件111限定的凹部(或突起)。以这种方式，通过在螺旋构件111和压力护套16的侧壁24的内表面28与针筒30的侧壁38之间的表面对表面的接触，针筒30变为与压力护套16接合。由于这样的表面对表面的接触，防止针筒30在活塞19的近向指向力下在远向方向上轴向移动(如图3所示)。
参考图11A-图11B，压力护套16可以具有至少一个针筒保持元件60，该针筒保持元件60配置为由于致动机构70的移动而在脱离位置或状态(图11A)和接合位置或状态(图11B)之间移动。在各种示例中，致动机构70可以是机械机构、电机构、机电机构、气动机构、液压机构或这些机构中的任何机构的组合。在一些示例中，致动机构70可以是杆72，其可相对于压力护套16轴向移动。杆72可以通过可操作地连接到活塞19的螺管或机械联动布置而相对于压力护套16可轴向移动(如图3所示)。可压缩环112与致动机构70可操作地连接，使得致动机构70在脱离位置或状态和接合位置或状态之间的移动也使可压缩环112在脱离位置(图11A)和接合位置(图11B)之间移动。
继续参考图11A-图11B，至少一个针筒保持元件60具有可压缩环112，该可压缩环112至少部分地定位在径向向外延伸到压力护套16的内表面28中的囊78内。可压缩环112绕压力护套16的侧壁24的内表面28的圆周周向连续。可压缩环112可以由弹性材料制成，该弹性材料通过与致动机构70接触而可弹力地变形。
继续参考图11A-图11B，囊78在其远端具有第一倾斜表面80，其引导可压缩环112在脱离位置和接合位置之间移动。第一倾斜表面80可以配置为相对于压力护套16的内表面28径向向内引导可压缩环112。在一些示例中，可压缩环112可以具有第二倾斜表面114，其对应于囊78的第一倾斜表面80。在使用中，可压缩环112的第二倾斜表面114配置为接合囊78的第一倾斜表面80，使得可压缩环112在致动机构70和第一倾斜表面80之间被压缩，从而使可压缩环112的至少部分从脱离位置(图11A)和接合位置(图11B)径向向内移位。类似地，杆72的远端可以具有第三倾斜表面115，第三倾斜表面115配置为向内引导可压缩环112的近表面。在某些示例中，可压缩环112可以在其近表面上具有第四倾斜表面117，其对应于杆72的第三倾斜表面115。在使用中，可压缩环112的第四倾斜表面117配置为接合杆72的第三倾斜表面115，使得可压缩环112在致动机构70和第三倾斜表面115之间被压缩。由于针筒30的侧壁38在压力下径向向外膨胀，针筒30的侧壁38接触可压缩环112和压力护套16的内表面28。以这种方式，通过在可压缩环112和压力护套16的侧壁24的内表面28与针筒30的侧壁38之间的表面对表面的接触，针筒30变为与压力护套16接合。由于这样的表面对表面的接触，防止针筒30在活塞19的近向指向力下在远向方向上轴向移动(如图1所示)。
参考图12A-图12C，压力护套16具有唇缘密封件116，唇缘密封件116至少部分地定位在径向向外延伸到压力护套16的内表面28中的囊78内。唇缘密封件116绕压力护套16的侧壁24的内表面28的圆周周向连续。唇缘密封件116可以由弹性体材料制成，并且配置为用于当针筒30被插入到压力护套16的通孔26时与针筒30的远端34表面对表面接触。唇缘密封件116配置为防止流体从针筒30进入在针筒30的外表面和压力护套16的内表面28之间的空间。例如，在许多情况下，如果来自针筒的液体在针筒30和压力护套16之间的接触点之间渗漏，则压力护套16的侧壁24和针筒30的侧壁38之间的摩擦力可能减小。唇缘密封件116可以消除或减少这种效果。
参考图13A-图13B，压力护套16可以具有至少一个针筒保持元件60，该针筒保持元件60径向向外凹陷到压力护套16的侧壁24的内表面28中，以限定至少一个凹部118。在一些示例中，至少一个凹部118可以绕压力护套16的侧壁24的内表面28的圆周周向连续。在其它示例中，至少一个凹部118可以绕压力护套16的侧壁24的内表面28的圆周在周向方向上不连续。在一些示例中，两个或更多个凹部118可以彼此轴向间隔开。
继续参照图13A-13B，至少一个针筒保持元件60可以具有套筒120，套筒120被接收在压力护套16的通孔26内且被定位在压力护套16的侧壁24的内表面28和针筒30的侧壁38的外表面之间。套筒120可以具有至少一个凹槽122，凹槽122相对于套筒120的主体124径向向外突出。在一些示例中，至少一个凹槽122可以绕套筒120的圆周周向连续。在其它示例中，至少一个凹槽122可以绕套筒120的圆周在圆周方向上不连续。
套筒120可相对于压力护套16(诸如通过致动机构70)在第一位置(图13A)和第二位置(图13B)之间轴向移动。在各种示例中，致动机构70可以是机械机构、电机构、机电机构、气动机构、液压机构或这些机构中的任何机构的组合。在一些示例中，致动机构70可以是杆72，杆72可相对于压力护套16轴向移动，以接合套筒120的近端。杆72可以通过可操作地连接到活塞19的螺管或机械联动布置而相对于压力护套16可轴向移动(如图4A-图4B所示)。
至少一个凹槽122配置为当套管120处于第一位置(图13A)时被接收在压力护套16上的至少一个凹部118内。在套筒120在第一位置的情况下，在套筒120的内表面和针筒30的外表面之间提供间隙空间，以允许将针筒30容易地插入压力护套16内。当套筒120在远向方向上轴向(图13A中的箭头C)移动时，至少一个凹槽122从至少一个凹部118移位，从而将套筒120的内径从第一直径D6(如图13A所示)减小到小于第一直径D6的第二直径D7(如图13B所示)。与至少一个套筒120在第二位置的情况下，套筒120的内表面与针筒30的外表面的表面对表面接触。由于这样的表面对表面的接触，防止针筒30在活塞19的近向指向力下在远向方向轴向上移动。以这种方式，可以防止针筒30相对于压力护套16在远向方向上移动。
参考图14，在另一个实施例中，压力护套16可以具有第一部分16a和至少一个第二部分16b，第二部分16b可在沿着压力护套16的纵向轴线23的平面中与第一部分16b分开。第一部分16a和至少一个第二部分16b可在第一方向(箭头D)上相对于彼此移动，以增加它们之间的空间，并允许针筒30(如图4A-图4B所示)插入通孔26内。第一部分16a和至少一个第二部分16b也可在第二方向(箭头E)移动，以减小它们之间的空间，并使针筒30的外表面与压力护套16的侧壁24的内表面28的至少部分以表面对表面的接触而接合。
继续参考图14，在压力护套16和/或注射器10上设置引导机构126(如图1-2所示)。引导机构126配置为用于引导压力护套16的第一部分16a和至少一个第二部分16b在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置处，第一部分16a和至少一个第二部分16b彼此分开以允许针筒30插入压力护套16或从压力护套16移除，在第二位置处，第一部分16a和至少一个第二部分16b朝向彼此移动，以使针筒30在其间接合。在一些示例中，引导机构126可以在第一部分16a和至少一个第二部分16b中的至少一者的外部上具有第一斜坡128a，以及可相对于第一斜坡128a移动的第二斜坡128b。通过相对于第一斜坡128a移动第二斜坡128b，第一部分16a和至少一个第二部分16b可以移动以彼此更近或进一步彼此分开。在压力护套16的第一部分16a和至少一个第二部分16b在第二位置的情况下，压力护套16的内表面28与针筒30的外表面处于表面对表面的接触。由于这样的表面对表面的接触，防止针筒30在活塞19的近向指向力下在远向方向上轴向移动(如图1所示)。以这种方式，可以防止针筒30相对于压力护套16在远向方向上移动。
参考图15A-图15B，在一个实施例中，压力护套16具有至少一个针筒保持元件60，该针筒保持元件60配置为由于致动机构70的移动而在脱离位置或状态(图15A)和接合位置或状态(图15B)之间移动。在一些示例中，至少一对针筒保持元件60彼此相对地设置。致动机构70可以配置为使至少一个针筒保持元件60的至少部分绕枢转点130旋转。
继续参考图15A-图15B，至少一个针筒保持元件60具有在远离枢转点130的第一方向上延伸的第一部分60a和在远离枢转点130的第二方向上延伸的第二部分60b。在一些示例中，第一部分60a和第二部分60b可以彼此连接，使得它们绕枢转点130一起枢转。在其它示例中，第一部分60a和第二部分60b可以绕枢转点130独立地枢转。至少一个针筒保持元件60与致动机构70可操作地连接，使得致动机构70的移动引起至少一个针筒保持元件60在脱离位置(图15A)和接合位置(图15B)之间移动。在脱离位置，第一部分60a远离通孔26定位，以防止在针筒30插入通孔26和从通孔26移除期间在至少一个针筒保持元件60和针筒30之间的干扰。在接合位置，至少一个针筒保持元件60绕枢转点130旋转，以使第一部分60a径向向内移动，从而接合针筒30的截头锥形远端34的至少部分。在接合位置，第二端60b的至少部分配置为径向向内延伸到压力护套16的通孔26中，以接触针筒30的侧壁38的至少部分。在注射过程期间，针筒30的径向膨胀增加了在针筒30的侧壁38和第二部分60b之间的接触力，以限制或防止针筒30相对于压力护套16的轴向移动。通过第一部分60a与针筒30的截头锥形远端34的相互作用，进一步限制或防止针筒30的这样的轴向移动。
在一些示例中，至少一个针筒保持构件60可以在压力护套16的侧壁24内移动。例如，至少一个针筒保持构件60可以是可移动构件的形式(诸如“e型扣件(e-clip)”)，其可随着针筒侧壁38的移动而在通孔26内移动。当针筒30被加压时(诸如在注射过程期间)，可移动构件可以移动到压力护套16的侧壁24的内表面28上的凹槽(未示出)中。以这种方式，可以使可移动构件不可移动，以限定表面，抵靠该表面可以约束针筒侧壁38，以防止或限制针筒30在压力护套16内的轴向移动。在其它示例中，至少一个针筒保持元件60可以是可移动元件，其在针筒30的插入期间可移动到压力护套16的侧壁中，但在流体注射过程期间随着针筒侧壁38抵靠压力护套16的侧壁24的内表面28膨胀而移出侧壁。这样的可移动构件可以是球，该球当针筒30插入时径向向外移动，但当针筒30被加压并由活塞19作用时径向向内移动。
参考图16，根据本公开的一个实施例的具有至少一个针筒保持元件60的压力护套16的负载传输效率被示出为针筒30内的流体压力的函数。图16中所示的曲线图中的X轴表示针筒30内的压力(以psi为单位)，而Y轴表示活塞19施加在针筒30上的轴向负载传输到针筒30的远端的百分比。由在具有至少一个针筒保持元件60的压力护套和针筒之间的相互作用吸收的负载量示出为P＝100-Y，其中Y是效率值。在低压力(<50psi)下，在针筒30的外部和压力护套16的内表面28之间的表面对表面界面(包含在针筒30的外部和至少一个针筒保持元件60之间的表面对表面接触)处的轴向摩擦力不足以吸收针筒30上的大部分轴向负载。例如，在50psi下，大约80％的压力被传输到针筒30的远端，并且仅20％被在压力护套和针筒之间的相互作用吸收。如图16所示，在高压力下。诸如200psi下，针筒30抵靠压力护套16的内表面28的径向膨胀以及在针筒30的外表面与至少一个针筒保持元件60之间因此的接合将施加在针筒30上的轴向载荷的45％或更多传输到压力护套16。以这种方式，针筒30上的大约55％的轴向负载被传输到保持支架44。对于超过300psi的流体压力进行外推(extrapolating)，压力护套16和至少一个针筒保持元件60将施加在针筒30上的轴向负载的大约50％吸收到压力护套16。
虽然出于说明的目的已经基于目前所认为的最实际和优选的示例详细描述了本公开，但是应理解，这样的细节仅仅是出于该目的，并且本公开不限于所公开的示例，而是相反地旨在覆盖修改和等效布置。例如，应该理解，本公开预期在可能的范围内，任何示例中的一个或多个特征可以与任何其它示例的一个或多个特征组合。

Claims (10)

1.压力护套，配置为可移除地连接到流体注射器的注射器头，所述压力护套包括：
开放远端、开放近端和圆柱形侧壁，所述圆柱形侧壁限定沿着纵向轴线在所述远端和所述近端之间延伸的通孔，所述通孔配置为用于接收针筒的至少部分；以及
至少一个针筒保持元件，所述至少一个针筒保持元件至少部分地定位在所述通孔内；
其中所述至少一个针筒保持元件包括径向向外凹陷到所述压力护套的侧壁的内表面中的至少一个膨胀囊和从所述压力护套的侧壁的内表面径向向内突出的至少一个突出部中的至少一者，
其中所述至少一个针筒保持元件配置为，在从所述针筒加压递送流体期间，接合所述针筒的圆柱形侧壁的至少部分，以通过增强所述压力护套的侧壁的内表面与所述针筒的压力膨胀的圆柱形侧壁之间的摩擦力来防止或限制所述针筒相对于所述压力护套的远向移动，其中所述针筒之内的流体压力使所述针筒的圆柱形侧壁顺应性地径向向外膨胀到所述至少一个膨胀囊中或绕所述至少一个突出部膨胀，并且
其中将所述至少一个膨胀囊或所述至少一个突出部的体积选择为，在从所述针筒加压递送流体期间，由于所述针筒的侧壁的至少部分径向向外膨胀到所述至少一个膨胀囊中或绕所述至少一个突出部膨胀而保持预定的轴向约束力。
2.根据权利要求1所述的压力护套，其中所述至少一个针筒保持元件包括至少一个膨胀囊，所述至少一个膨胀囊径向向外凹陷到所述压力护套的侧壁的内表面中。
3.根据权利要求2所述的压力护套，其中选择所述至少一个膨胀囊的容积以在超过预定的阈值压力从所述针筒加压递送流体期间防止所述针筒的侧壁的塑性屈服。
4.根据权利要求2或3所述的压力护套，其中所述至少一个膨胀囊绕所述压力护套的内侧壁的圆周周向连续或不连续。
5.根据权利要求2或3所述的压力护套，其中所述至少一个膨胀囊包括沿着所述压力护套的纵向轴线彼此轴向偏移的多个膨胀囊。
6.根据权利要求2或3所述的压力护套，其中所述至少一个膨胀囊是螺旋形的。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的压力护套，其中所述至少一个针筒保持元件包括至少一个突出部，所述至少一个突出部从所述压力护套的侧壁的内表面径向向内突出。
8.根据权利要求7所述的压力护套，其中所述至少一个突出部绕所述压力护套的侧壁的内表面的圆周周向连续或不连续。
9.根据权利要求7所述的压力护套，其中所述至少一个突出部包括沿着所述压力护套的纵向轴线轴向偏移的多个突出部。
10.流体注射器，用于将流体递送到患者，所述流体注射器包括：
至少一个注射器头；以及
可移除地连接到所述至少一个注射器头的至少一个压力护套，所述至少一个压力护套具有开放远端、开放近端和侧壁，所述侧壁限定沿着纵向轴线在所述远端和所述近端之间延伸的通孔，所述通孔配置为用于接收针筒的圆柱形侧壁的至少部分；以及
至少一个针筒保持元件，所述至少一个针筒保持元件至少部分地定位在所述通孔内，
其中所述至少一个针筒保持元件包括径向向外凹陷到所述压力护套的侧壁的内表面中的至少一个膨胀囊和从所述压力护套的侧壁的内表面径向向内突出的至少一个突出部中的至少一者，
其中所述至少一个针筒保持元件配置为，在从所述针筒加压递送流体期间接合所述针筒的圆柱形侧壁的至少部分，以通过增强所述压力护套的侧壁的内表面与所述针筒的压力膨胀的圆柱形侧壁之间的摩擦力来防止或限制所述针筒相对于所述至少一个压力护套的远向移动，其中所述针筒之内的流体压力使所述针筒的圆柱形侧壁顺应性地径向向外膨胀到所述至少一个膨胀囊中或绕所述至少一个突出部膨胀，并且
其中将所述至少一个膨胀囊或所述至少一个突出部的体积选择为，在从所述针筒加压递送流体期间，由于所述针筒的侧壁的至少部分径向向外膨胀到所述至少一个膨胀囊中或绕所述至少一个突出部膨胀而保持预定的轴向约束力。
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