CN111989486A - 自动泵送注射器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种注射器。该注射器包括注射器筒，该注射器筒包括敞开式近端、闭合式远端和在近端与远端之间延伸的侧壁。该注射器还包括：具有环形侧壁的柱塞，该环形侧壁被构造为抵靠注射器筒侧壁的内表面而密封，该柱塞被构造为沿近侧方向和远侧方向穿过注射器筒而运动；与注射器筒的内部体积流体连通的泵，该泵被构造为从注射器筒抽取流体；以及喷嘴，该喷嘴包括与泵流体连通的管腔，并被构造为接纳由泵从注射器筒抽取的流体，并通过管腔的远端排出流体。该泵可以是无阀活塞泵。

Description

自动泵送注射器
相关申请的交互引用
本发明要求2018年4月19日提交的名称为“Self-Pumping Syringe”的美国临时申请序列号62/659,879的优先权，该申请的全部内容以全文引用的方式并入到本文中。
技术领域
总体而言，本发明涉及一种注射器组件，更具体地说，本发明涉及一种包括旋转活塞泵的注射器组件，该旋转活塞泵被构造为以精确的体积从注射器抽取流体。
背景技术
在包括注射器筒的常规注射器组件的使用过程中，通过使柱塞杆和柱塞或塞子沿近侧方向穿过注射器筒而运动，流体通过注射器筒的远侧顶端、喷嘴或针被抽取到注射器筒内，从而将流体抽取到筒中。将流体抽取到注射器筒内的过程称为吸入。在吸入之后，为了执行注射，通过将柱塞和柱塞杆沿远侧方向往回推穿过注射器筒而将流体从注射器筒中驱出。注射体积通过观察注射器筒内柱塞和/或柱塞杆的位置和/或注射过程中柱塞在筒内行进的距离来控制。这种注射可以手动进行(例如，通过抓住柱塞杆的近端并沿远侧方向手动地推动柱塞杆)，或者用注射器泵自动地进行(例如，注射器泵具有用于自动推进柱塞杆和/或柱塞穿过注射筒的线性致动器)。
由于柱塞与注射器筒的内侧壁之间的摩擦力和松脱力，很难精确地控制柱塞穿过注射器筒的运动和由此产生的注射体积。例如，由于注射器筒与柱塞之间的静摩擦力或静态阻力，很难对于从注射器输送较小流体体积进行精确的控制。静态阻力是指需要被克服以使得相互接触的各个静止物体(例如柱塞和注射器筒的内侧壁)能够相对地移动的静摩擦力。作为静态阻力的结果，柱塞穿过筒的运动趋向于不平稳或不一致，因为在保持柱塞抵靠注射器筒侧壁的静摩擦力被克服之后，柱塞可能会向前穿过筒窜动或推挤。不平稳的运动意味着流体不能以恒定的流率从注射器筒输送，这使得流体输送体积的控制不精确。以前，通常是出于符合人体工程学的原因而考虑注射器静态阻力减少，但也因为它在常规注射器泵的准确度中引入了杂音因数。静态阻力控制或减少通常是在润滑剂或塞子设计的背景下进行的。
然而，在本领域中需要处理静态阻力和能够从注射器筒输送精确体积的流体的改进解决方案。理想地，这种解决方案将基于注射器组件或注射器泵驱动单元的机械构造，并且不需要在柱塞或塞子上包括额外的润滑剂或涂层。本文公开的注射器组件、流体输送系统和方法旨在处理这些问题。
发明内容
本公开涉及一种注射器和注射器组件，其包括用于从注射器抽取精确流体体积的泵。
根据本公开的一个方面，一种注射器包括：注射器筒，其具有敞开式近端、闭合式远端和在近端与远端之间延伸的侧壁；柱塞，其具有环形侧壁，该环形侧壁被构造为抵靠注射器筒的侧壁的内表面而密封，该柱塞被构造为沿近侧方向和远侧方向穿过注射器筒而运动；旋转活塞泵，其与注射器筒的内部体积流体连通，并被构造为通过活塞的旋转从注射器筒中抽取流体；以及喷嘴。喷嘴包括与旋转活塞泵流体连通的管腔，其被构造为接纳由泵从注射器筒抽取的流体，并通过管腔的远端排出流体。
在一些示例中，旋转活塞泵是旋转无阀活塞泵。一种旋转无阀活塞泵可以包括环形主体，该环形主体具有限定腔的敞开式近端和闭合式远端。该腔可以与注射器筒的内部体积以及喷嘴的管腔流体连通。活塞可以可滑动地且可旋转地插入腔中。当活塞处于部分缩回位置时，可以允许流体通过泵的腔在喷嘴的管腔与注射器筒的内部体积之间流动，并且可以防止流体通过环形主体的敞开式近端而流动。活塞沿轴向方向从部分缩回位置进入腔的运动可导致活塞密封喷嘴的管腔或注射器筒的内部体积中的至少一者，从而防止腔与喷嘴和/或注射器筒之间的流体连通。
在一些示例中，在活塞冲程期间，活塞旋转360度，并在就座位置、抽吸位置和回到就座位置之间穿过腔沿轴向运动。在抽吸位置，流体可以从注射器筒的内部被抽取到腔内。在就座位置，流体可以通过喷嘴的管腔从腔中排出。在每个活塞冲程期间，通过管腔从腔排出的流体体积可以从大约5毫升到100毫升。
在一些示例中，环形主体包括从其内侧壁延伸的至少一个环形密封件，该密封件被构造为防止流体从环形主体的敞开式近端泄漏。可选地，喷嘴还包括凸型鲁尔连接器，该凸型鲁尔连接器被构造为连接至另一流体输送装置的凹型鲁尔连接器，以在注射器与流体输送装置之间建立流体连通。可替代地，喷嘴可以包括螺纹连接器，该螺纹连接器包括的环形主体在其内表面上具有螺纹。
在一些示例中，泵与注射器筒一体地模制。泵也可以可移除地连接至注射器筒。
根据本公开的另一方面，一种用于输送流体的注射器组件，其包括：注射器，其具有注射器筒，该注射器筒具有敞开式近端、闭合式远端和在近端与远端之间延伸的侧壁；设置在注射器筒内的柱塞，该柱塞具有环形侧壁，该环形侧壁被构造为密封注射器筒侧壁的内表面，并被构造为沿近侧方向和远侧方向穿过注射器筒而运动；以及从注射器筒的远端延伸的喷嘴，该喷嘴具有的管腔与注射器筒的内部体积流体连通。注射器组件还包括泵组件，该泵组件可移除地连接至注射器筒的喷嘴，与注射器筒的内部体积流体连通。该泵组件可以包括旋转活塞泵，该旋转活塞泵被构造为：通过泵组件的流入端口从注射器筒的内部体积抽取流体，并且通过活塞的旋转运动而将所接纳的流体从其流出端口排出。
在一些示例中，旋转活塞泵是旋转无阀活塞泵，其具有环形主体，该环形主体具有限定腔的敞开式近端和闭合式远端。活塞可滑动地并且可旋转地插入腔中。在一些示例中，流体通过流入端口从注射器筒的内部体积抽取到腔内，并通过流出端口从腔排出。
在一些示例中，活塞处于部分缩回位置，允许流体通过泵组件的腔在流入端口与流出端口之间流动，并且防止流体通过环形主体的敞开式近端而流动。活塞沿轴向方向从部分缩回位置进入腔的运动导致活塞将流入端口或流出端口中的至少一者密封，从而防止腔与流入端口和/或流出端口之间的流体连通。在活塞冲程期间，活塞可旋转360度，并在就座位置、抽吸位置和回到就座位置之间穿过腔沿轴向运动。
根据本公开的另一方面，一种流体输送系统包括注射器和驱动单元。该注射器包括：注射器筒，其具有敞开式近端、闭合式远端和在近端与远端之间延伸的侧壁；柱塞，该柱塞具有环形侧壁，该环形侧壁被构造为抵靠注射器筒的侧壁的内表面而密封，并且被构造为沿近侧方向和远侧方向穿过注射器筒而运动；旋转活塞泵，其与注射器筒的内部体积流体连通，并被构造为通过活塞的旋转运动从注射器筒中抽取流体；以及喷嘴。喷嘴包括与泵流体连通的管腔，并被构造为接纳由泵从注射器筒抽取的流体，并通过管腔的远端排出流体。驱动单元连接至泵，用于致动泵以从注射器筒的内部体积抽取流体。
在一些示例中，旋转活塞泵是旋转无阀活塞泵。旋转无阀活塞泵可以包括环形主体，该环形主体具有限定腔的敞开式近端和闭合式远端。该腔与注射器筒的内部体积以及喷嘴的管腔流体连通。活塞可滑动地并且可旋转地设置在腔内。
在一些示例中，驱动单元可移除地连接至活塞，并被构造为使活塞运动一活塞冲程，在该活塞冲程中，活塞旋转360度，并在就座位置、抽吸位置和回到就座位置之间穿过腔沿轴向运动。驱动单元可以包括旋转轴和连接至活塞的凸轮。
根据本公开的另一方面，公开了一种从注射器分配流体的方法。该注射器包括：注射器筒，该注射器筒具有敞开式近端、闭合式远端和在近端与远端之间延伸的侧壁；柱塞，该柱塞包括环形侧壁，该环形侧壁构造为密封注射器筒的侧壁的内表面，并构造为沿近侧方向和远侧方向穿过注射器筒而运动；以及旋转活塞泵，其与注射器筒的内部体积流体连通。旋转活塞泵可以被构造为通过活塞的旋转运动从注射器筒中抽取流体。注射器还可以包括喷嘴，该喷嘴具有与泵流体连通的管腔，并被构造为接纳由泵从注射器筒抽取的流体，并通过管腔的远端排出流体。用于从注射器分配流体的方法可以包括：当旋转活塞泵的活塞处于部分缩回位置时，通过抽取流体穿过喷嘴进入注射器筒来填充注射器；并且在注射器至少部分填充之后，致动泵以使活塞运动至少一个活塞冲程。至少一个活塞冲程可以包括将活塞旋转360度，同时使活塞从就座位置穿过腔沿轴向运动到达抽吸位置并回到就座位置，以将一定体积的流体从注射器筒抽取到腔内，并通过喷嘴从注射器排出该体积的流体。
在一些示例中，旋转活塞泵是旋转无阀活塞泵。旋转活塞泵可以由于驱动单元的驱动而自动地运动至少一个活塞冲程。致动该旋转活塞泵可以包括执行多个活塞冲程，以通过喷嘴从注射器排出多个离散体积的流体。
附图说明
通过参考附图考虑以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其他特征和特性，以及操作方法和相关结构元件的功能以及零件的组合和制造的经济性将变得更加显明，所有这些都构成了本说明书的一部分，其中相似的附图标记表示各图中的相应零件。然而，应当清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在作为对本发明的范围的限定。
图1是根据本公开的一个方面的包括泵的注射器的侧视图；
图2是图1的注射器的仰视图；
图3是图1注射器的泵的一部分的立体图；
图4A是根据本公开的一个方面处于部分缩回位置图1所示注射器的一部分沿着线4-4(如图2所示)截取的剖视图；
图4B是处于就座或接合位置的图4A所示的图1的注射器部分的剖视图；
图4C是处于抽吸位置或冲程顶部位置的图4A所示的图1的注射器的部分的剖视图；
图4D是处于骑跨(cross-over)或居间位置的图4A所示的图1的注射器的部分的剖视图；
图5是图1的注射器的一部分的剖视图，其连接至用于推进和缩回泵的活塞的驱动单元；
图6是根据本公开的一个方面的包括图1的注射器和无阀泵的流体输送系统的驱动单元的电气部件的示意图；
图7是示出根据本公开的一个方面用于从包括泵的注射器抽取流体的步骤的流程图；而
图8是根据本公开另一方面的包括注射器和可移除泵组件的注射器组件的侧视图。
具体实施方式
出于以下描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖向”、“水平”、“顶部”、“底部”、“侧向”、“纵向”及其派生词应当与如附图中所定向的本发明相关。术语“近侧”是指最靠近结构中心或结构附连点或致动点的结构部分。例如，注射器的“近侧部分”是被构造为由使用者抓住的注射器部分。术语“远侧”指的是离中心或离结构的附连点或致动点最远的结构部分(例如，与近侧部分相反的结构部分)。例如，注射器的“远侧部分”是注射器的包括针或喷嘴的端部。然而，应当理解，本发明可以采取各种替代变化，除非有相反的明确说明。还应当理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的具体装置仅仅是本发明的例示性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不应被视为是限制性的。
根据本公开的一个方面，提供了一种注射器，这种注射器包括泵，该泵用于从注射器抽取精确体积的流体。该泵可以是旋转无阀活塞泵。该注射器可用于例如从流体容器如小瓶中提取流体，以填充或部分填充注射器。然后，已填充或已部分填充的注射器可以联接到驱动单元，用于将一定体积的流体输送给患者。在另一些示例中，流体可以从注射器排出到静脉注射袋中，用于随后的输注。如本文所描述，注射器可用作常规注射器。仅通过将驱动单元附连至泵以推进和缩回泵活塞，就可以将注射器从常规注射器快速转换成精密注射器泵。理想的是，将泵添加到常规的注射器设计中只会少量地增加注射器的制造成本。在某些情况下，驱动单元可以重复使用，因此驱动单元的成本可以在多次注射中分摊。在一些示例中，泵直接集成到注射器中。在另一些示例中，泵组件可以可移除地连接至常规注射器的远侧喷嘴，以形成能够输送精确流体体积的注射器组件。
根据本公开的另一方面，注射器和泵可以集成到包括驱动单元的流体分配系统中。例如，驱动单元可以被构造为连接至泵的活塞并来回驱动活塞。活塞通过泵的驱动从注射器的内部体积抽取流体，并将流体从注射器排出。驱动单元可以被构造为重复地缩回和推进活塞，以从注射器排出多个精确体积的流体。
注射器和泵
在图1至图4D中示出了包括注射器筒12、泵14以及喷嘴16的注射器10。在一些示例中，如图1-4D所示，注射器筒12、泵14以及喷嘴16一体地形成。在另一些示例中，如图8所示，泵14和喷嘴16可移除地连接至注射器筒12。泵14与注射器筒12的内部体积32流体连通，并被构造为从注射器筒12抽取流体并通过喷嘴16排出流体。
如图1所示，注射器筒12包括敞开式近端18、闭合式远端20和在近端与远端之间延伸的侧壁22。注射器筒12以及泵14和喷嘴16的部分可以由合适的硬的、刚性的生物相容材料(例如塑料、玻璃或金属)形成。例如，注射器筒12可以由透明的聚碳酸酯形成，从而可以观察筒12中的流体内容物。注射器10还包括塞子或柱塞24，该塞子或柱塞24被构造为抵靠注射器筒12的侧壁22的内表面26密封。例如，柱塞24可以包括围绕柱塞24的环形侧壁30延伸的环形密封件28，例如柱塞24的弹性体环形密封件。在另一些示例中，侧壁30可以包括各种脊、突起或翅片，用于在柱塞24与注射器筒12的侧壁22之间形成合适的密封。柱塞24被构造为沿近侧方向(图1中的箭头P所示)和远侧方向(图1中的箭头D所示)穿过注射器筒12运动。在一些示例中，如本领域中已知的，柱塞杆62可以可移除地安装到柱塞24的近侧部分或与柱塞24的近侧部分一体形成。柱塞杆62可以是细长结构，包括用于与柱塞24连接的闩锁机构(未示出)。活塞杆62还可以包括从其近端延伸的圆盘或凸缘64。
在一些示例中，喷嘴16包括与泵14流体连通的中央通道或管腔34，该中央通道或管腔34被构造为接纳从注射器筒12抽取并通过泵14的流体。管腔34可以具有大约1.5毫米的内径。在一些情况下，管腔34可以颈式收缩至最小内径为大约0.5毫米至0.8毫米。管腔34的最窄部分可以位于管腔34与泵14相遇的位置，如图4A-5所示。流体通过管腔34的远端从喷嘴16排出。喷嘴16还可以包括凸型鲁尔连接器36，其被构造为连接至另一流体输送装置或流体容器(未示出)的凹型鲁尔连接器(未示出)，以在注射器10与流体输送装置或容器之间建立流体连通。喷嘴16还可以包括螺纹连接器38，该螺纹连接器38包括在其内表面上具有螺纹的环形主体。螺纹被构造为与流体输送装置或流体容器的相对应螺纹配合，以在注射器10与流体输送装置或容器之间建立更为牢固的连接。
泵14可以是旋转无阀活塞泵，其被构造为从流体储存器或流体源(例如内部体积32)抽取精确的离散体积或剂量的流体，并通过注射器10的喷嘴16排出精确体积或剂量的流体。无阀活塞泵不包括用于控制流经泵的流体的阀，而是通过活塞50的往复运动将流体抽取到泵14内和从泵14排出流体。旋转无阀活塞泵可以指通过旋转运动来驱动活塞或类似泵送机构的泵。作为旋转运动的结果，流体被抽取通过泵，而不需要打开和关闭阀。
在一些示例中，旋转无阀活塞泵14包括环形主体40，该环形主体40限定了腔46并且具有敞开式近端42和闭合式远端44。腔46与注射器筒12的内部体积32以及喷嘴16的管腔34流体连通。在一些示例中，环形主体40包括从环形主体40的内侧壁延伸的至少一个(优选两个或更多个)环形密封件48(如图4A-4D所示)。
在一些示例中，活塞50可以是弹性体结构，并且注射器筒12、泵14的环形主体40以及喷嘴16可以由更刚性的材料(例如，刚性塑料)形成。活塞50可以是足以通过腔46抽取流体的任何尺寸和形状。例如，如图4A所示，活塞50可以是大致圆柱形的结构，包括近侧部分52和凹陷部分54，近侧部分52具有的第一直径D1大致相当于腔46直径，并被构造为接触环形主体40的(一个或更多个)环形密封件48，凹陷部分54具有较小直径D2，以将流体抽取到腔46内和从腔46排出流体。对于常规注射器，例如20毫升注射器，活塞50的第一直径D1可以从2毫米到8毫米。
通过将活塞50滑入和滑出腔46(例如，活塞50的轴向位移)，通过在腔46中旋转活塞50，或者通过轴向和旋转运动的组合，而使活塞50可以穿过腔46运动。使活塞50在腔46中运动旨在产生充分的抽吸力，以将流体从注射器筒12的内部体积32抽取到腔46内。活塞50的继续运动，使得流体通过喷嘴16的管腔34从腔46中排出。
在图4A-4D中，示出了活塞50处于不同位置的泵14。在图4A，活塞50处于初始或部分缩回位置。在初始或部分缩回位置，活塞50位于腔46中，并与喷嘴16的管腔34和与流体流入端口33隔开，流体流入端口33连接至注射器筒12的内部体积32。管腔34和流体流入端口33都没有被活塞50密封。在图4A中，活塞50的凹陷部分54被示出为面向喷嘴16的管腔34。然而，在部分缩回位置，凹陷部分54可以设置在任何取向，只要允许流体流过腔46即可。在部分缩回位置，由于活塞50与(一个或更多个)环形密封件48之间的密封，防止流体从环形主体40的敞开式近端42泄漏。当活塞50处于部分缩回位置时，注射器10可以以常规方式使用。例如，通过推进或缩回柱塞24穿过注射器筒12，流体可以被抽取到注射器筒12的内部体积内或从注射器筒12的内部体积32排出。通常，注射器10最初将在活塞50处于部分缩回位置的情况下提供给使用者，使得使用者可以使用柱塞24用流体填充注射器10的内部体积32。在一些示例中，在装运过程中，可以将覆盖物(未示出)放置在部分缩回的活塞50上，以防止活塞50在装运过程中和/或使用前运动。
为了将驱动单元或类似的机动装置附连至泵14的活塞50，如图4B所示，活塞50完全插入腔46中至就坐位置或冲程底部位置。在该位置，活塞50完全插入腔46中，并且凹陷部分54面向喷嘴16的管腔34。允许流体从腔46流动通过管腔34。活塞50将流体流入端口33密封。凹陷部分54的这种取向是必要的，使得腔46中的流体可以在每个活塞冲程的底部通过管腔34从泵14中排出。
致动该驱动单元或机动装置使活塞50在箭头A1方向(在图4A中示出)从就座位置缩回到抽吸位置或冲程顶部位置。同时，活塞50沿箭头A3的方向旋转半圈或180度。图4C示出了抽吸位置或冲程顶部位置。将活塞50旋转半圈，使得凹陷部分54从面向着管腔34并密封着流体流入端口33(在图4B中)，过渡到面向着流体流入端口33并密封着管腔34(如图4C所示)。当活塞50旋转使得其不再密封住流体流入端口33时，由于活塞50运动产生的抽吸力，使得流体从注射器筒12的内部体积32流入腔46。
如图4D所示，活塞50被示出处于骑跨位置或居间位置，在该位置中，活塞50密封着流体流入端口33和管腔34二者。为了将活塞从抽吸位置或冲程顶部位置(图4C所示)推进到居间位置或骑跨位置(图4D)，使活塞50沿箭头A2(在图4A所示)方向沿轴向推进到腔46中并且沿着箭头A3方向而旋转。活塞50从居间位置或骑跨位置到就座位置的继续旋转运动和沿轴向运动(图4B)，将流体流入端口33密封并且将管腔34打开。一旦管腔34被打开，离散剂量或体积的流体从腔46排出并进入管腔34。如图4B和4C所示，活塞50在冲程顶部或抽吸位置(图4C)与就座位置(图4B)之间旋转半圈(例如，180度)。
图4B至4D所示的活塞50位置示出了活塞泵14的一个完全冲程，其中，活塞50沿轴向从就座位置运动到抽吸位置，并回到就座位置。在每个活塞冲程期间，活塞50旋转360度(例如，完全旋转)。活塞冲程可以手动地或在自动驱动机构的动力下重复地执行，以从内部体积32通过喷嘴16抽取精确的总体积的流体作为一系列离散的剂量。例如，为了手动操作泵14，使用者可以抓住活塞50近端的一部分以使之缩回，并且可以压靠活塞50的近端以使活塞50行进穿过腔46。如上文所描述，使用者也可以旋转或扭转活塞50。
在另一些示例中，泵14由例如马达、线性致动器或类似的动力装置自动致动。图5中示出了可与泵14一起使用的例示性驱动单元110。驱动单元110包括例如马达114，马达114被构造为驱动轴130和凸轮132。马达114、轴130和凸轮132可以包含在壳体134中，壳体134被构造为安装至注射器10和/或泵14的一部分。例如，如图5所示，壳体134可以包括下部开口136，该下部开口136被构造为接纳泵14的环形主体40的顶部部分和/或敞开式近端42。下部开口136可以包括例如一个或更多个闩锁构件，用于接合泵14以将驱动单元110安装至泵14。马达114可以是任何合适的运动产生装置，例如电池供电的电动马达。马达114被构造为使轴130沿箭头A4方向旋转。可替代地，马达114可以使轴130往复地扭转。例如，马达114可以使轴沿着一个方向扭转180度，然后沿着相反方向扭转180度。
如图5所示，轴130固定地安装至凸轮132。如本领域技术人员将理解的那样，各种不同的凸轮结构可用于基于由马达114产生的旋转运动而使活塞50进行轴向运动和/或旋转运动。例如，如图5所示，凸轮132包括管状主体138，管状主体138具有安装到轴130上的闭合的第一端140、被构造为接纳活塞50的开口的第二端142、以及在其第一端与第二端之间延伸的侧壁144。活塞50被接纳在管状主体138内。例如，活塞50的突出部分可以由从侧壁144的内表面148沿径向向外延伸的轨道146接合。由轴130引起的凸轮132的旋转导致活塞50沿着轨道146从其远端向近端行进。当活塞50通过轨道146行进时，活塞50在就座位置(图4B所示)与抽吸位置(图4C)之间运动一活塞冲程。在一些示例中，如上文所描述，轨道146的尺寸可以被设定成使得活塞50除了沿轴向方向来回运动之外，还随着其沿着轨道146运动而旋转。
在使用中，泵14的致动从注射器筒12排出一定体积的流体。例如，注射器10和泵14可以以部分缩回的位置提供给最终使用者，如图4A所示。使用者以常规方式将流体抽取到注射器筒12的内部体积32内。为了致动泵14，活塞50被手动或自动推入腔46中，以使活塞50在腔46中就座。驱动单元110然后连接至泵14并被致动以执行至少一个活塞冲程。每个活塞冲程的流体体积可以是从大约5毫升到100毫升的流体量。活塞50的缩回和就座过程可以重复多次，以从注射器筒12分配额外体积的流体。
流体输送系统
在一些示例中，注射器10和驱动单元110可以与流体输送系统100集成在一起。图6示出了包括注射器10和驱动单元110的电子部件的例示性流体输送系统100。如图6所示，流体输送系统100包括具有注射器筒12、泵14以及喷嘴16(如图1-4D所示)的注射器10。
驱动单元110可以连接至泵14，用于致动泵14以从注射器筒12的内部体积32抽取流体。驱动单元110包括：马达114，例如电池供电的电动马达，以及电源116，其例如是用于马达114的电池或用于将系统100连接至标准墙壁插座的插头。驱动单元110还可以包括：控制器118，用于控制活塞50的缩回和推进，以从注射器10分配期望的流体体积；以及，通信电路120，用于从外部或远程源或装置接纳操作指令。例如，确认一定流体体积已经从注射器10分配的信息可以通过通信电路118发送到远程源。驱动单元110可以是可重复使用的。例如，在使用后，包括泵14的注射器10可以从驱动单元110移除并丢弃。可多次使用的驱动单元110然后可以可移除地连接至另一个注射器10，用于分配另一个流体体积。在另一些示例中，驱动单元110可以是部分地或完全地一次性的，或者可以在每次使用后翻新。
用注射器和泵分配流体的方法
根据本公开的另一方面，本文公开了一种从注射器分配流体的方法。参照图7，如第一步骤210所示，该方法包括通过喷嘴的远端将流体抽取到注射器筒内以填充注射器。具体而言，使用者通过抓住连接至柱塞的柱塞杆的近端，并且沿近侧方向拉动柱塞使之穿过注射器筒，而将流体抽取到注射器筒内。为了将流体抽取到喷嘴内，活塞必须处于其部分缩回的位置，从而允许流体从喷嘴管腔通过泵的腔连通到注射器筒的内部，并且流体不会经过活塞和环形主体的(一个或更多个)环形密封件而泄漏。在期望量的流体被抽取到注射器筒之后，注射器准备好了可以通过喷嘴而分配流体。
如第二步骤212所示，为了执行初始泵送，把活塞推动穿过泵的腔，到达就座位置。当活塞处于就座位置时，驱动单元或类似的机动装置可以附连至活塞，以使活塞穿过腔自动地运动。如步骤214的第三步骤所示，泵活塞运动到抽吸位置。具体而言，活塞沿着近侧方向运动并旋转，以将流体从注射器筒的内部体积抽取到泵腔内。如第四步骤216所示，然后活塞沿着远侧方向被轴向推进穿过腔，从而通过管腔从喷嘴排出流体。如第五步骤218所示，可以重复地缩回和推进柱塞，以从注射器中排出多个精确体积或剂量的流体。
两件式注射器组件
根据本公开的另一个方面，提供了一种用于流体输送的组件300，其包括常规的注射器310和可移除地连接至注射器310的远端的泵组件314，注射器310为例如包括鲁尔连接器的20毫升注射器。注射器310可以是常规的流体分配注射器，其包括具有敞开式近端318、闭合式远端320和在近端与远端之间延伸的侧壁322的注射器筒312。如在上文中描述的示例中那样，柱塞324和附连的柱塞杆362可以插入注射器筒312并且可滑动地密封注射器筒312的内表面。例如柱塞324可以包括从柱塞324的侧壁322延伸的环形密封件328，该环形密封件328被构造为压靠注射器筒的侧壁以形成充分的密封。柱塞324可被构造为沿近侧方向和远侧方向穿过筒312运动，以将流体抽取到注射器筒312内或从中排出流体。注射器310还包括从注射器筒312的闭合式远端320延伸的喷嘴316。喷嘴316包括纵向延伸穿过其中的管腔334，管腔334与注射器筒312的内部体积332流体连通。喷嘴316可以包括连接器，例如凸型鲁尔连接器336，用于将注射器310安装到泵组件314的相对应连接器(例如凹型鲁尔连接器366)。理想地，泵组件314的凹型鲁尔连接器366是标准尺寸，其被构造为安装到各种各样的市售注射器上。
泵组件314可以可移除地连接至注射器310的喷嘴316并通过喷嘴316的管腔334和泵组件314的腔346与注射器筒312的内部体积332流体连通。如上文中所述的示例那样，泵组件314被构造为从注射器筒312抽取流体并分配所接纳的流体。例如，泵组件314可以包括环形主体340，该环形主体340具有限定腔346的敞开式近端342和闭合式远端344。泵组件314还可以包括可滑动地插入腔346中的活塞350。泵组件314被构造为从注射器筒312的内部体积332抽取流体，使流体通过联接到凹型鲁尔连接器366的流体入口或流体流入端口358而流到腔346内。流体通过流出端口360从腔346排出。在一些示例中，流出端口360包括凸型鲁尔连接器336或类似的连接结构，用于将泵组件314连接至另一流体输送装置或流体容器。
在使用中，使用者获得常规的注射器310，并且通过例如将注射器喷嘴316的凸型鲁尔连接器336插入到泵组件314的相对应凹型鲁尔连接器366中，而将泵组件314连接至注射器310的远端。当泵组件314的活塞350处于部分缩回位置时，使用者通过使柱塞杆362和柱塞324沿近侧方向穿过注射器筒312运动，而将流体抽取到注射器310内。在注射器筒312被填充或部分填充后，通过以上述方式抽汲泵组件314，使流体从注射器310排出。具体而言，如前文所描述的那样，泵组件314的活塞350的缩回和推进，将流体从注射器筒312抽取，并使流体通过泵组件314的流出端口360而排出。在流体分配完成之后，可以将泵组件314从注射器310上移除，并将其丢弃，或将其洁净化以供再次使用。
尽管已经为了说明的目的，基于当前被认为是最实用和优选的实施例或方面详细描述了本发明，然而应当理解，这样的细节仅仅是为了上述目的，本发明并不限于所公开的实施例或方面，而是相反，旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围内的修改和等同布置。例如，应当理解，本发明预期到，在可能的程度上，任何实施例的一个或更多个特征可以与任何其他实施例的一个或更多个特征相组合。

Claims (20)

1.一种注射器，其包括：
注射器筒，其包括敞开式近端、闭合式远端和在所述近端与远端之间延伸的侧壁；
柱塞，其具有环形侧壁，所述环形侧壁被构造为抵靠所述注射器筒的侧壁的内表面而密封，所述柱塞被构造为沿近侧方向和远侧方向穿过所述注射器筒而运动；
旋转活塞泵，其与所述注射器筒的内部体积流体连通，并被构造为通过活塞的旋转从所述注射器筒中抽取流体；以及
喷嘴，所述喷嘴包括与所述旋转活塞泵流体连通的管腔，所述喷嘴被构造为接纳由所述泵从所述注射器筒抽取的流体，并通过所述管腔的远端排出所述流体。
2.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述旋转活塞泵包括旋转无阀活塞泵。
3.根据权利要求2所述的注射器，其中，所述旋转无阀活塞泵包括环形主体，所述环形主体具有限定腔的敞开式近端和闭合式远端，所述腔与所述注射器筒的内部体积以及所述喷嘴的管腔流体连通，并且其中，所述活塞可滑动地并且可旋转地插入所述腔中。
4.根据权利要求3所述的注射器，其中，当所述活塞处于部分缩回位置时，允许流体通过所述泵的腔在所述喷嘴的管腔与所述注射器筒的内部体积之间流动，并且防止流体通过所述环形主体的敞开式近端而流动。
5.根据权利要求4所述的注射器，其中，所述活塞沿轴向方向从所述部分缩回位置进入腔的运动导致所述活塞密封所述喷嘴的管腔或所述注射器筒的内部体积中的至少一者，从而防止所述腔与所述喷嘴和/或所述注射器筒之间的流体连通。
6.根据权利要求3所述的注射器，其中，所述环形主体包括从其内侧壁延伸的至少一个环形密封件，所述密封件被构造为防止流体从所述环形主体的敞开式近端泄漏。
7.根据权利要求1所述的注射器，其中，在活塞冲程期间，所述活塞旋转360度，并且在就座位置、抽吸位置和回到所述就座位置之间穿过所述腔沿轴向运动。
8.根据权利要求7所述的注射器，其中，在所述抽吸位置，流体从所述注射器筒的内部被吸入所述腔，并且其中，在所述就座位置，流体通过所述喷嘴的所述管腔从所述腔排出。
9.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述喷嘴还包括凸型鲁尔连接器，所述凸型鲁尔连接器被构造为连接至另一流体输送装置的凹型鲁尔连接器，以在所述注射器与所述流体输送装置之间建立流体连通。
10.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述喷嘴还包括螺纹连接器，所述螺纹连接器包括在其内表面上具有螺纹的环形主体。
11.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述泵与所述注射器筒一体地模制。
12.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述泵可移除地连接至所述注射器筒。
13.一种用于输送流体的注射器组件，所述注射器组件包括：
注射器，所述注射器包括：注射器筒，所述注射器筒包括敞开式近端、闭合式远端和在所述近端与远端之间延伸的侧壁；设置在所述注射器筒内的柱塞，所述柱塞具有环形侧壁，所述环形侧壁被构造为密封所述注射器筒的侧壁的内表面，并被构造为沿近侧方向和远侧方向穿过所述注射器筒而运动；以及从所述注射器筒的远端延伸的喷嘴，所述喷嘴包括与所述注射器筒的内部体积流体连通的管腔；以及
泵组件，所述泵组件可移除地连接至所述注射器筒的喷嘴，并与所述注射器筒的内部体积流体连通，所述泵组件包括旋转活塞泵，所述旋转活塞泵被构造为：通过所述泵组件的流入端口从所述注射器筒的内部体积抽取流体，并且通过活塞的旋转运动而将所接纳的流体从其流出端口排出。
14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述旋转活塞泵包括旋转无阀活塞泵，所述旋转无阀活塞泵包括环形主体，所述环形主体具有限定腔的敞开式近端和闭合式远端，其中，所述活塞可滑动地插入所述腔中，并且其中，流体从所述注射器筒的内部体积通过所述流入端口被抽取到所述腔中，并且通过所述流出端口从所述腔中排出。
15.根据权利要求13所述的组件，其中，当所述活塞处于部分缩回位置时，允许流体通过所述泵组件的所述腔在所述流入端口与所述流出端口之间流动，并且防止流体通过所述环形主体的敞开式近端而流动。
16.根据权利要求15所述的组件，其中，所述活塞沿轴向方向从部分缩回位置进入所述腔的运动导致所述活塞将所述流入端口或所述流出端口中的至少一者密封，从而防止所述腔与所述流入端口和/或所述流出端口之间的流体连通。
17.根据权利要求13所述的组件，其中，在活塞冲程期间，所述活塞旋转360度，并且在就座位置、抽吸位置和回到所述就座位置之间穿过所述腔沿轴向运动。
18.一种流体输送系统，所述流体输送系统包括：
注射器，所述注射器包括：
注射器筒，其包括敞开式近端、闭合式远端和在所述近端与远端之间延伸的侧壁；
柱塞，其包括环形侧壁，所述环形侧壁被构造为抵靠所述注射器筒的侧壁的内表面而密封，并且被构造为沿近侧方向和远侧方向穿过所述注射器筒而运动；
旋转活塞泵，其与所述注射器筒的内部体积流体连通，并被构造为通过活塞的旋转运动而从所述注射器筒中抽取流体；以及
喷嘴，其包括与所述泵流体连通的管腔，并且被构造为接纳由所述泵从所述注射器筒抽吸的流体、并通过所述管腔的远端排出所述流体；以及
驱动单元，其连接至所述泵，用于致动所述泵以从所述注射器筒的内部体积抽取流体。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述旋转活塞泵包括旋转无阀活塞泵。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述旋转无阀活塞泵包括环形主体，所述环形主体具有限定腔的敞开式近端和闭合式远端，所述腔与所述注射器筒的内部体积以及所述喷嘴的管腔流体连通，并且其中，所述活塞可滑动地并且可旋转地设置在所述腔内。
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