CN1216474A - 带可调柱塞移动间隙的喷管组件 - Google Patents
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Abstract
本发明与喷管组件(10)有关,它适宜与具有动力源的注射装置一起使用,容纳流体的容器有第一、第二端部和一在第一端部确定的小孔,以便通过流体。该容器在第二端部开口。本装置包括第一传导构件(60),可移动地设在容器内;第二传导构件(70),可移动地位于容器内。第二传导构件按预定的移动距离与第一传导构件的间隔开,还包括端部,它动作以通过小孔将流体排出容器或将流体吸入容器。间隔件(80),设在第一和第二传导构件之间,以便在动力源启动之前,第一和第二传导构件位移期间维持上述预定移动距离。
Description
技术领域
本发明涉及具有柱塞的流体注射器喷管组件,它包括第一和第二传导构件,相距能反映注射力的一个预定的移动距离。这个移动距离通过使用者挑选的柱塞机构或通过内部机构,可有选择地调节。该机构可控制移动距离的变化。
背景
医学界很关心疾病意外传播的可能性。例如免疫缺陷综合症(爱滋病)(AIDS),肝炎,和因体内流体经偶然地针刺,通过重复使用的针头注射器不正确的消毒而感染的其它疾病。控制一些事故方法之一是,在一次使用后即废弃整个针头注射器。
关于这方面,已设计出一些一次使用的针头注射器,如下列专利所描述,Bates的美国专利号5,226,882;van der Merwe的5,423,756;Haber等的。在5,135,507;和Botich等的5,407,431。正如所有的针头注射器一样,它们提供一个圆筒,以便存储药剂;和一个在筒内滑动的柱塞/活塞组件,以便从筒中喷出药剂。Bates和van der Merwe的专利公开了一种活塞;在药剂喷出后,活塞(推出药剂的最前面部分)与柱塞(推动活塞的杆状部分)分离。Haber和Botich的专利可实现类似的结果;在注射行程完成后柱塞锁紧在筒上防止再使用。
无针头注射器没有针头。因此,它们完全消除了被针刺穿的忧虑和可能性。至少无针头注射器在限制意外的疾病传播这一点上是优越的。已设计出不同类型的无针头注射器,例如,Dunlap发表的美国专利5,062,830;Morrow等的专利4,790,834;Lindmayer等的专利4,623,332;Gasaway的专利3,688,765;Morando的专利3,115,133;Venditty等的专利2,816,543;和Scherer的专利2,754,818。这些注射器已被设计成使药剂作为一种微小的,高速率的射流,它在足够的压力下被输送,以使射流通过皮肤组织而无需皮下注射针头。这些注射器典型地具有喷管组件,该组件具有筒状喷管体,以在其中存储药剂。喷管构件有一个小孔,通过小孔,当柱塞/活塞受动力源的作用时,药剂的射流被迫从容器中射出。这种动力源例如是螺旋弹簧,气体弹簧,和气筒。
尽管无针头注射器消除了有关针头注射器类型的问题,无论如何,作为一种附加的安全的保护措施,在每次使用之后,为防止再使用废弃喷管组件应是需要的。例如,在一次使用的,由动力源提供的高压可能使柱塞/活塞和喷管之间的密封部分地失效或泄漏。因此相同喷管的再次使用可能使传递药剂以保证正确输送的压力不足。此外,高压可能扩大喷管组件小孔,因而相同组件的再使用不能产生有足够的速度的射流穿透所需要的深度。
此外,这些装置中包括相当复杂的机构,以填充和排空流体腔,并不能精确地控制输送力,该力用于把流体从容器中喷出去。本发明提供的新型结构在这些方面具有改进。
概要说明
本发明与喷管组件有关,它适宜与带有动力发生源的注射器装置一起使用,和一容纳流体容器,具有第一和第二端部和一在第一端部限定的小孔,以便流体通过,该容器在第二端部敞开。本装置包括第一传导构件,可移动地设置在容器内;第二传导构件,可移动地设置在容器内并按预定移动距离与第一传导构件隔开,还包括一可操作的端部,以便通过小孔将流体排出或将流体吸入容器;设置在第一和第二传导构件之间的间隔件,以便在动力发生源启动之前,当第一和第二传导构件移动时,维持上述预定移动距离。
在一个实施例中,间隔件包括第一和第二传导构件之间的易断连接部,其中,当动力发射源启动时,产生一个力,它施加到第二传导构件它足以断开易断连接部并驱使第二传导构件越过上述预定移动距离移向第一传导构件,以推动第一传导构件移向容器的小孔,以便迫使流体从那里喷出。第一传导构件一般包括一密封件,以阻止流体围绕第一传导构件周围并通过开口端从容器中流出,而易断连接部优选地具有比第一和第二传导构件两者都小的横截面面积。
第二传导构件可包括一个端杆,它可被夹紧并沿离开容器小孔的方向移动第二传导构件,以便将流体抽入容器,或从容器中拆除第二传导构件。在注射后,第一传导构件保留在容器内以防止喷管组件的重新使用。有利的是,第一和第二传导构件的制成带有表示预定的移动距离的标记,以便不同的移动距离可由选择具有不同标记的第一和第二传导构件来提供。这些标记可包括特定的颜色编码,对应的第一和第二传导构件之间各个预定距离选择不同的颜色编码。
容器优选地包括一邻近小孔的锥形部分,第二传导构件包括一个锥体,它与容器的锥形部分相一致。第一和第二传导构件可以是圆柱体,并具有相互面对的D形端部。易断连接部包括矩形搭桥,连接D形端部平直侧面。
在另一个实施例中,间隔件包括弹性编压件,它设置在第一和第二传导构件之间,以便可恢复原位地维持上述预定移动距离,该弹性编压件可以是弹簧,第一和第二传导构件通过套管构件可操作地连接,且弹簧设置在套管之内且在两个传导构件之间。第一传导构件可有一个密封件,它与容器的内壁相接触,以防止流体围绕第一传导构件周围并通过开口端从容器流出。容器大体包括邻近小孔的锥形部分,第一传导构件包括锥体,它与容器的锥形部分相一致。
在另一个实施例中,弹性编压件具有预先选定的预加载荷,并它可操作地设置,以便当该预载大于施加在第二传导构件的力时,维持预定移动距离。同样,第一传导构件可包括柱塞,它可拆卸地连接在前端,以便将流体从容器小孔中排出。这就允许在每次使用后清除掉喷管组件。在这一结构中,柱塞可包括第一端部,它面对第一传导构件,和第二端部,它面对容器的小孔。第一传导构件可包括第一终端部,它面对第二传导构件,和第二终端,它面对柱塞的第一端部,柱塞的第一端部和第一传导构件的第二端部包括可脱开的接合装置,它形成可拆卸连接。
可脱开的接合装置与容器相配合,以便当喷管组件位于容器内时保持接合状态,当脱离容器时能被拆除。因此,本装置能被使用而不必担心喷管组件的意外脱离。第一传导构件可包括尾部,它面对第二传导构件,并具有预定的长度,它可控制预定移动距离。第一传导构件的尾部有可调节的长度,以便有选择地改变预定移动距离。
本发明的另一个实施例与喷管组件有关,它适用于无针头皮下流体注射器,它具有活塞和喷管件,和一端不通的腔,腔上至少带一个小孔与腔连通。这种喷管组件包括第一传导构件;第二传导构件按自由移动距离,与第一传导构件的可选择地间隔开;柱塞构件适于可移动地设置在腔内。该腔和可移柱塞构件共同确定可变容积的与小孔相通的流体腔室,柱塞构件适于在第一位置,第二位置和中间位置之间通过活塞有选择地移动,在第一位置流体腔室具有最小容积,在第二位置流体容器具有最大容积,在中间位置流体腔室具有的中等容积小于最大容积而大于最小容积。
第二传导构件与第一传导构件按预定的自由移动距离间隔开,柱塞构件和第一、第二传导构件可操作地相互连接,以便有选择地将流体排出容器和将流体吸入容器。本装置包括一个构件,当柱塞组件从它的第二位置移动到它的中间位置时,该构件动作,以维持预定移动距离,而当柱塞组件从它的中间位置移动到它的第一位置时,该构件动作,以消除预定移动距离。便利的是,柱塞组件是可拆卸地连接到第二传导构件上并且可用后即弃。
本发明的另一个情况是注射装置包括一个外壳,一个动力源,一个起动动力源的触发机构,和上述喷管组件的其中之一,喷管组件是可拆卸地连接到外壳上,以便在每次使用后拆除。
附图摘要描述
参考附图和所描述的优选实施例可以更好地理解本发明,其中:
图1是本发明喷管组件的分解立体图;
图2是本发明的易断柱塞的正面图,显示在注射之前的该柱塞;
图3是相似于图2的视图,但是柱塞在注射之中或之后;
图4是沿图2中4-4处截取的剖面图;
图5A是该喷管组件剖面图,其柱塞被拉离喷管构件;
图5B是药液抽入针剂腔前的喷管组件剖面图;
图5C药液已被导入注射器管筒之后的本发明的注射器视图;
图5D是本发明的注射器视图,它处在其活塞的易断结构在被断开之后;
图5E是本发明的注射器视图,它处在其活塞在已将液体推出管筒外之后;
图6是本发明喷管组件的局部剖面图,它适宜于连接到仅部分示出的注射器上;
图7是本发明柱塞组件的局部剖面图,适宜于连接到仅部分示出的活塞上;
图8是图7所示柱塞组件端头件的局部剖面图;
图9是图7所示柱塞组件的套管构件剖面图;
图10是图7所示柱塞组件的销件外观视图;
图11是本发明的喷管组件局部剖面视图,它处于流体抽入腔室内之后;
图12是本发明的喷管组件局部横剖面视图,表示正将空气和/或多余流体喷出腔室;
图13是本发明的喷管组件局部剖面视图,它处在动力装置已启动,和活塞已越过预定的间隙之后;
图14是本发明的喷管组件局部剖面视图,处在柱塞已将流体推出腔室之后。
图15是流体注射器的正面轮廓示意图,它包括本发明的柱塞/活塞组件的第一个实施例。
图16是沿图15线16-16处截取,流体注射器端部的剖面放大示意图。
图17是图16所示柱塞独立的剖面放大示意图。
图18是沿图17线18-18处截取,柱塞的端面示意图。
图19是沿图17线19-19处截取,柱塞的剖面示意图。
图20是图16所示顶部或第一传导件,独立的放大剖面示意图。
图21是图16所示套筒独立的放大剖面示意图。
图22是图16所示销或第二传导件的独立放大剖面示意图。
图23是本发明的柱塞/活塞组件第二个实施例的分解剖面示意图。
图24是图23所示可调节顶端,或第一传导件的独立放大局部剖面示意图。
图25是相似于图23的视图,但显示了柱塞/活塞组件的组合位置,以及被调整成最大的自由移动距离D1。
图26是相似于图23的视图,但显示了柱塞/活塞组件的组合位置,以及被调整成压缩的自由移动距离D1。
图27是调节工具分解的立体示意图,该调节2是用于在柱塞/活塞组件的第二个实施例中,调节自由移动距离D1。仅部分示出。
图28是相似于图25的视图,但更进一步包括了喷管体和注射器外壳,显示处在操作的充满阶段。
图29是相似于图28的视图,但显示处在操作的排放阶段。
图30是相似于图28的视图,但图示处在操作的喷射起始阶段。
图31是相似于图28的视图,但图示处在操作的冲击间隙使之闭合的阶段。
图32是相似于图28的视图,但图示处在操作的喷射阶段。
附图的详细描述
本发明所述的喷管组件适用于任何普通的注射器,它包括描述在前述专利中的无针头类型,其所公开的内容被参考引用和包括在本文中。当使用针头类型注射器时,小孔与相应尺寸适当针头的孔流体相通。
喷管组件有喷管件,它包括一个直径的小孔,在所需的注射压力范围内和注射深度下可产生一均匀的喷射流。这一直径最好可大约是0.07-0.4mm,更好大约是0.165mm(0.0065英寸)。如果需要高精度的喷射流,小孔可由人造宝石材料制成,例如人造红宝石或蓝宝石,如Dixon的美国专利第4,722,728号中的描述。下文,名词“小孔”含义应是孔口类型中的任何一种,包括直线型的,收缩型的,扩展型的,收缩-扩展型的,等等。
小孔也可用于将流体或液体药剂抽入容器内。关于这方面,一种药剂填充装置,如从药剂供应瓶中直接通过注射小孔注入喷管组件容器内的配用装置,可被用来把药剂注入容器内,如Dunlap的美国专利第4,507,113号;Lindmayer的4,883,483号和4,662,878号所描述,其所公开的内容被参考引用和包括在本文中。
在本发明的一实施例中,易断柱塞机构提供预定的移动距离,该机构维持由易断连接件分离成两半的柱塞之间的移动距离。
这一实施例表示在图1-5中。
这种喷管组件10包括喷管件20,如图5A-5E所示,它有圆柱形针剂容器26,终止于正圆锥部28。该容器包括,与注射装置相连接的外凸缘40。柱塞50有一压力壁,其外廓与锥部28相符并由开口的一端安装。它被安置于容器26内沿轴向滑动,以便从容器中向外喷射出流体药液,也可以抽取流体药液进入容器。
如图2和图3更好地说明,该柱塞50是易断的,并有第一传导件60和第二传导件70。如图示,这些件有带D形端部65,75的一般圆柱形状,这些传导件以间隔开一段预定距离或间隙G的关系,通过易断连接结构或称搭桥80被连接在一起。如图4所示,优选的易断搭桥80是一相对薄的矩形部,它把第一传导件60的D形端部连接到第二传导件70的D形端部。易断搭桥80有一方形横截面是有利的。
易断搭桥80的位置垂直于第一和第二传导件65,75D形端部直面,以及第一和第二传导件60,70轴线上,该轴线平行于柱塞50的轴线(滑动方向)。柱塞50和易断搭桥80优选地由塑料制成,例如聚碳酸酯或聚丙烯,且其成形尺寸要求易断搭桥80能够经受力“P”,以便在移动或抽出柱塞来吸取液体药剂进入针剂容器26而不会断裂。
另一方面,易断柱塞50能与预先充满针剂瓶相配使用,因而省掉轴向移动柱塞将液体药剂抽入容器26的需要,或是从中排出多余液体或气泡的需要。
第一传导件60的导向端部包括密封圈62,如是O型圈等,它沿其外缘周边形成,以便与容器的内壁形成密封。柱塞50自身可是一个密封件。如果需要提供更好的密封以阻止流体从容器中泄漏,将由第一和第二的传导件60,70周围进入的空气减少到最低限度,以及阻止由于液体围绕传导件60、70周围排出容器26所引起的空气自小孔22进入,第二传导件的尾部可以包括有其它的密封或密封件。
参见附图5A-5E,通过将第二传导件70的端杆72连接到注射器的活塞90,如图5A所示,以及连接卡口件40到注射器的前部(没有显示)喷管组件10固定到注射器体上。柱塞50和活塞90之间的连接可以是任何普通的连接,它将这些元件固定在一起,但也能使它们分开,例如被描述的球状或沟槽形状。
柱塞50自图5A中箭头所指方向插入容器26,以排空空气。图5B表明在液体药剂被抽进容器之前,柱塞50完全插入。当柱塞沿图5B中箭头所指方向被拉时,容器26内部形成部分真空,液体药剂通过小孔22被吸入容器26。
应指出的是,易断连接是这样确定尺寸形状,它使得推或拉的动作所需力“P”不会使断搭桥80断开,该力P与注射前空气或药剂的抽取和缓慢喷出有关。当较大的注射力“P”施加在活塞90上时,该力可大于力“P”,活塞传递该力P到第二传导构件70上并断开易断搭桥80,它使第二传导构件70能合拢间隙G并将力传递至第一传导构件60,以使药剂自容器26中喷出,如图5D所示。最后,图5E显示注射完成,所有药剂已喷出的位置。在这一位置上,喷管组件10可以转动,直到螺旋40从注射装置上脱离并组件10被卸掉。因为第一传导构件60脱离第二传导构件70,第二传导构件70保持与活塞90的连接,而第一传导构件60留在容器26的内部。然后,第二传导构件70从活塞90拆下并随喷管组件10一起丢弃。这样可防止喷管组件10不必要的重复使用。
在注射器的正常操作中,注射装置的活塞90有效地连接到一个动力源上,它把骤加的力或冲击力P传递给第二传导构件70,以便足以驱动第二构件70进入第一构件60。这一动作以峰值射流压力,如来自小孔22的压力超过5,000psi驱使容器26中的液体向外通过小孔22。这种骤加的力在注射开始之前能使易断搭桥80断裂。具体地说,施加到第二传导构件70上的力P通过搭桥80被传递到第一传导构件60上。最初,密封62上的摩擦力产生足够的摩擦瞬间阻止柱塞50的移动,一旦这个摩擦力被克服,柱塞就开始移动并把压力传递给容器中的药剂,这在第一传导构件上产生阻力或称反压力。当流体传递给第一传导构件60的阻力和第二传导构件70对第一传导构件60所施加力两力之差达到预定水平时,搭桥80断裂,第二传导构件70冲入第一传导构件60之中。
另一方面,在较大的注射力P施加在活塞90之前,易断搭桥80可被一个大于力P的中间力冲断。通过如经小孔22施加在容器26中的液体上的压力,或由其它触发机构产生中间力。
间隙G对产生刺穿患者皮肤所需的优选的压力峰值起到非常重要的作用。改变间隙G将改变传递给第一传导构件的初始压力,因而峰值压力能由间隙G改变,它可根据对初始注射压力输出有影响的药剂粘度,所要求的注射穿透深度和其它参数而改变本领域普通技术人员通过常规实验可确定应用于特殊药剂的任何易断柱塞50的最佳间隙。有利的是,易断柱塞50或喷管组件10或二者可以用不同颜色制造,每种颜色表示一种预定的间隙宽度。这种颜色编码设计将帮助使用者为具体应用场合选择合适的喷管组件。
一旦第一和第二传导构件60,70被分离,第一传导构件60留置在容器内,因此该容器和柱塞50就成为无用的。冲破间隙的力的大小可通过改变搭桥80的尺寸来调节。另外,也可使用刻痕线或断裂线以可控制地断开搭桥80。这些也可以通过常规实验来确定最佳执行标准。
喷管组件10可利用任何已知的结构与注射装置相连接,以便将两个构件相互连接或分离。本发明特别设想了一种卡口机构,它与凸缘40完全相反。这些凸缘40首先对正具有注射器的类似横截面的开口以便凸缘可插入。之后,喷管部件20按预定的度数相对注射器体转动,以防止喷管体沿轴向脱开。卡口机构使喷管组件10快速地连接和分离。另一方面,可使用螺纹以便把管组件10固定到注射装置上。如果应用要求特殊,其它连接方式也可以利用。
应当理解,根据本发明,易断柱塞50也可以用在带有皮下注射针头的注射器上,不记易断搭桥80的断裂是在注射开始之前,还是在注射完成之后。
本发明的另一个实施例中,如图6-14所示,喷管组件210有喷管部件220,它包括一个圆柱形针剂容器226,其终止在正圆锥部228。容器226包括外螺旋螺纹240,以使注射装置上的配置件可以拆卸。柱塞组件250,如单独在图7中所示,它有与锥部228相同轮廓的压力壁,它可通过容器226的开口端被放入。它在容器226内沿轴向可往复移动,以便从容器中排出流体,也可将流体抽入容器内。
图7-10更好地说明,柱塞组件250包括顶部件或称第一传导构件260,销270,如图7,9和10所示,套管构件280和弹性变形弹簧件282。如图7所示的这些构件大体具有圆柱形状,并被连接在一起。弹簧构件282优选地是一螺旋压缩弹簧。销270被插入套管构件280之中,直至销270的外环状台肩274与套管构件280的内环状台肩281相接触。环状台肩274,281的相关尺寸和定位有助于保证销子构件270保持在套管构件280内。销270的端杆272延伸到套管构件280的外面。如图示弹簧282插入套管构件280。最后,顶部件260螺纹连接到套管构件280上,并压缩弹簧构件282到一位置,在该位置上,顶部件262的末端和销270的邻近一端之间可回弹地保持第一预定的距离D1或称间隙。
参看图8,顶部件260包括前部262,它具有锥形头部或锥形压力壁263,连接部分264,和后部266。另一方面,后部264可与前部262整体成形。密封件267和邻近的支撑环268配置在前部262和后部266之间。如图6所示,密封件267最好是O型圈,其所具有的外径稍大于针剂容器226的内径,因此柱塞组件250与玻管容器226是滑动密封的关系。
如图8所示,前端262的连接部分264螺纹连接后部266。在这一结构中,当密封件必须更换时,前部262能与后部266脱离,露出密封件267,以利于取出和更换。此外,后部266包括尾部269,被安放在弹簧件282内。如上所述,尾部269的末端和销270的邻近端之间的距离构成第一距离D1。圆锥形部分263的外廓成形尺寸与圆锥形228相适应,因此当柱塞组件50推向玻管容器226时,流体大体上都从容器226中排出。
柱塞组件250选择地由塑料制成,例如聚碳酸酯或聚丙烯,或者更耐用的材料如铝,不锈钢,或其它金属。
如上所述,柱塞组件250的元件可以容易地被分离,以便清洗或更换。
参看图6和11-14,通过销270端杆272连接到注射器活塞290并且通过把外螺旋螺纹240连接到由注射器体294前部确定的互补内螺旋螺纹292上,喷管组件210连接到注射器上。柱塞组件和活塞290之间的连接可以是任何普通的连接,这种连接可以将这些元件固定在一起,又可以使它们分离,如所描述的球状或槽沟状结构。根据预定的第二距离D2,套管构件280的末端284和活塞290的相邻端292被间隔开,该距离最好选定小于第一距离D1。因此第二距离D2构成可控间隙G或称自由移动距离,即,在冲击之前或用其它方法移动套管构件280末端284之前,活塞290移动的距离。在这一实施例中,套管280如第二传导构件起作用。套管280之末端284的较大的表面面积有利于适应活塞290带来的冲击载荷,并承受因反复使用注射器而导致的磨损。
柱塞组件250紧贴地推入容器226以便排除空气。图6显示在所要求的注射流体被抽入容器226之前,柱塞已完全推入。如图11的描述,当柱塞组件250被拉至末端时,容器226内部形成一部分真空,所需的流体则通过小孔222被吸入容器。
如气泡和/或多余的流体被吸入容器226,柱塞组件250必须紧贴地推进以排除气泡或多余的流体。如图11和12所示,并根据本发明的优选实施例,弹簧件282具有足够的刚度,以承受销270和顶部件260之间相对的运动。由于弹簧件282被预加载荷(在套管构件280内被压缩),在这两件之间任何轻微的相对运动都将被抵偿,并在排气过程之后,塞290和套管件280之间的间隙D2或自由移动距离将恢复。为达到这个目的,本领域普通技术人员可选择合适弹性的弹簧构件。一旦安装完成,加在弹簧构件282上的预载所提供的力大于柱塞组件250在容器26内朝小孔222移动所需的力。
当注射装置的较大注射力F施加在活塞290上时,活塞将这个力F传递给销270。如图13-14所示,该力F压缩回弹性弹簧构件282并容许活塞290越过间隙D2同时直接把力传递给套管280,由此,紧接着移动相邻的套管构件280和端部260以使流体自容器内射出。如图11的描述,如果喷管组件210被同一患者重复使用,销270被活塞290拉至末端,由于弹簧构件282的回弹性,从而精确地重新形成或恢复第一和第二距离D1,D2。
在流体注射完成后,转动喷管组件210直至螺纹240脱离注射器体294上的相应螺纹292,这样喷管组件210可以拆下以便清洗和/或更换销270。
在无针头注射器的正常操作中,注射装置的活塞290有效地与一动力源连接,并把骤加的力或冲击力F传递给销270,该力大到足以压缩弹簧282并容许活塞290直接驱动套管构件280和顶部件260移向小孔222。这个动作以较高峰值射流压力,如超过5,000psi的压力足以驱使容器226内的流体通过小孔222向外,所谓“高压”,意指可穿透患者的皮肤的射流压力。它应是大于1,000psi的压力,而且一般大约在3,000和10,000psi之间。
第二距离或称间隙D2在产生刺穿患者的皮肤或患者身体其他部位所必须的压力峰值方面起着重要的作用。改变间隙D2的大小将改变传递到顶部件260的初始力。因而峰值压力可由间隙D2的改变而改变。它也可以根据要注射的流体的粘度,所要求的注射穿透深度和可影响初始注射压力的输出的其它参数而改变。本领域普通技术人员通过常规实验可确定用于特殊注射流体的任何柱塞组件的最佳间隙。有利的是,柱塞组件250或喷管组件210或二者可采用不同的标记来制造,例如不同的颜色编号和/或其它标记,每种不同的标记表示由此而生成的预定间隙D2的长度。这种标记编号设计将容易帮助使用者为具体应用场合选择合适的喷管组件。
同样,在另一实施例中,顶部件260的末端265和销270的相邻端276之间,第一距离D1被选择小于第二距离D2。在这种结构中,销270起第二传导构件的作用,当活塞290和销270压缩弹簧构件282时,销270的相邻端276推入到顶部件260的末端265。
喷管组件210能利用任何已知的结构安装到注射装置上,以使两种组件相互连接或分离。本发明特别设想了一种卡口机构,它与螺纹240完全相反。这些螺纹240首先对正具有注射器的类似横截面的开口,以便螺纹能够被插入。之后,喷管组件220以预定的角度相对于注射器体转动,以防止喷管组件沿轴向脱开。卡口机构能使喷管组件快速地连接和分离。如果有特殊应用需要,可以利用其它连接方法。
其它的实施例见图15-32所示,各图表示利用弹簧构件以维持预定移动距离,其中,第一和第二传导构件之间的距离能够改变而不需更换不同的构件。
在图15-16中,显示流体注射器300具有喷管体302,柱塞/活塞组件304,和注射器外壳306。如图16所示,喷管体302确定流体容器或一端封闭的腔室308,以及至少一个与容器相通的小孔310。流体或针剂容器308具有端部312,如它朝向小孔逐渐减小。喷管体302和注射外壳306包括连接装置314,以便可选择性地将喷管体与注射器体相连和分离。例如,连接装置314可以包括同绕喷管体和在注射器外壳上形成的对应内螺旋螺纹318成形的外螺旋螺纹316。
柱塞/活塞组件304包括柱塞组件320,可往复移动地设置在容器308内;和活塞组件322,它与柱塞组件可操作地连接,以便通过小孔310将流体抽入和将流体排出容器308。
柱塞组件304,如图16和17所示,包括柱塞324和密封件326。柱塞包括压力壁328,其轮廓与容器308的端部312的轮廓相符,该柱塞通过容器的开口端330进入。柱塞组件304可在容器308内沿轴向往复移动,从而迫使流体通过小孔310从容器中喷出。组件304也可以通过小孔310将流体抽入容器308。
如图16和17所示,密封件326最好是独立的元件,如O型圈,安装在由柱塞324确定的环形槽332上。O型圈具有的外径稍大于容器308内径,因此柱塞组件320与容器308是滑动密封的关系。另一方面,密封件326可以与柱塞整体成形,例如,为柱塞选择有弹性的材料。柱塞组件304也可以包括支承环334,安装在靠近于密封件326。
如图16和20-22所示,传导组件323包括第二传导构件或销336,第一传导构件或顶部件338,套管340,弹性弹簧件或偏压件342。这些元件大体具有圆柱形状,并如图16所示设置。第一和第二传导构件最好间隔一个预定自由移动距离或称间隙D1。柱塞组件324可转动地连接到第一传导构件338。为使柱塞组件324易于处理用后即弃,柱塞组件320可拆卸地连接到第一传导构件338。
弹簧件342选择地是螺旋压力弹簧。销336插入套管340内,直至销336的外环状台肩346与套管340的内环状台肩348相接触。该台肩的相关尺寸和定位有助于保证销保持在套管内。销336的端部350延伸到套管340的外面。如图16所示,弹簧342插入套管340。最后,顶部338的外螺旋螺纹352连接到套管340相应的内螺旋螺纹354上,压缩或预加载于弹簧构件342到一位置,在该位置上,顶部件(第一传导构件)338的末端380和销(第二传导构件)336的邻近一端378之间的第一距离D1或间隙可恢复地被保持。
如图16-17所示,柱塞324包括第一端部356,它面对第一传导构件,和第二端部358,它面对容器308的小孔310。如图16和22所示,第一传导构件或顶部件338包括第一端部360,它面对第二传导构件,和第二端部362,它面对可易于处理的柱塞324的第一端部356。柱塞324的第一端部356和项部件338的第二端部362包括可脱开的接合装置364,形成可拆卸连接。如图16-17,柱塞324优选地包括具有多个带倒钩端368的钩爪366,它可拆卸地安到由顶部体确定的环形槽270上。可脱开的接合装置364与容器308结合,以便位于容器308内时维持啮合状态。相类似的是,当它从容器308中取出时,可脱开的接合装置364能够拆卸。
在这种结构中,当密封件326和/或柱塞324必须更换时,柱塞组件320能从顶部件338处分离。此外,顶部件338包括尾部372,放在弹簧342中。如上如述,尾部372的末端380和销336的相邻端378之间的距离构成第一距离D1。
如图16,22和23所示,第二传导构件(例如销)336包括第一端部374,它适宜连接到活塞325上,并且第二端部376,它面对第一传导构件338(例如顶部)的第一端部360。优选地,第一和第二传导构件面对面的端部的其中之一具有半球形凹面378。第一和第二传导构件的另一面对面的端部具有半球形凸面380,它与半球形凹面相符合。按自由移动距离D1,弹性偏压件342可弹性恢复地将两半球表面分隔开。与平面的表面相比,半球形表面便于最大限度地扩大第一和第二传导构件之间的冲击或接触表面积。在重复使用后,这可尽可能地减小两个相对表面之间的磨损和/或变形。另一方面,面对的表面也可是平面或有一些其它互补的形状。
如另一实施例中,柱塞组件320优选地可由塑料制造,比如聚碳酸酯或聚丙烯、弹性材料、或更耐用材料如铝材、不锈钢、或其它金属。
参看图16,通过把外螺旋螺纹316连接到由注射器外壳前部确定的互补内螺旋螺纹318,喷管体302被固定在注射器外壳306上。销336和活塞325之间的连接可是任何普通的连接,以便把销336的端部374固定到活塞325上,比如已述的螺纹连接,根据预定的第二距离D2,套管340的末端341和活塞325的相邻端被间隔开,该距离D2最好大于第一距离D1。因此,第一距离D1构成可控间隙或自由移动距离,即第二传导构件(例如销)336在冲击或用其它方法移动第一传导构件338(例如顶部)末端380之前移动的距离。另外,可根据小于D1的长度D2设定自由移动量。在这种场合下,自由移动可通过更换销336来调节,销中间部分的长度控制自由移动距离的大小。换句话说,活塞325将顶到套管340上。
在如图25-32所示的第二实施例中,显示了改进的柱塞/活塞组件。在这一结构中,第一传导构件(如顶部)338有一装置384,便于在原位可变地调节自由移动距离D1。如图25-26所示,顶部件338包括衬套386,它有螺纹孔388;以及尾部390,它有螺纹杆392,可移动地设置在衬套386的孔388中。衬套386具有外螺旋螺纹394,可移动地与由套管340的一端部确定的相应内螺旋螺纹396啮合。螺纹杆392的自由端有切口398,以便可变地调节尾部390伸出衬套386外的有效长度。如图25所示,使尾部390的有效长度缩短则增加自由移动距离D1,而使尾部390的有效长度伸长则减小自由移动距离D1。
图27显示调节工具400,用于改变尾部390的有效长度。调节工具优选地包括手柄402,可转动地连接到刃404上,适宜与螺纹柄392的切口398啮合。该工具更包括指示器装置406,例如刻度盘408,便于测量位移或尾部390朝向第二传导构件伸出衬套386之外的有效长度。
根据本发明的柱塞/活塞组件适宜同任何流体注射器一起使用,包括上述专利中提到的皮下流体注射器,这些专利所公开的内容作为参考包括在本文中。当使用针头式注射器时,小孔与相应尺寸的针头孔流体相通。
现根据附图28-32说明柱塞/活塞组件304的第二实施例的操作。柱塞/活塞组件304紧贴地推入容器308,以排除空气。图28显示,在所需注射流体被抽进容器之前,柱塞/活塞组件304完全推入。当柱塞/活塞组件304自末端被拉出时,容器308内部形成部分真空,所需流体通过小孔310被吸入容器308,见图29的描述。
如气泡和/或多余的流体被抽进容器,柱塞/活塞组件必须紧贴地推进以排出气泡或多余的流体。如图30所示,根据本发明优选实施例,弹簧件342具有足够的刚度,以承受销336和顶部件338之间的相对运动。因为弹簧构件342受预加载荷(在套管内被压缩),在抽取或排出阶段,销336和顶部件338之间没有相对运动,这样第一和第二传导构件338,336之间维持间隙D1或自由移动距离。为达此目的,本领域普通技术人员可选择具有适当弹性的弹簧件。一旦安装完毕,弹簧件上的预载荷提供了一个力,它大于在容器308内朝小孔310移动柱塞/活塞组件204所需的力。
为注射高压流体,当较大的力F作用在活塞325上的时候,活塞325将力F传递到第二传导构件或销336上。这个力F压缩回弹性弹簧件342并允许第二传导构件336越过间隙D1,直接传递这个力到第一传导构件或顶部件338上。如图32所示,顶部件338紧贴地朝小孔310移动相邻的柱塞324以使流体喷出容器308。如同一患者重复使用柱塞/活塞组件304,销336可由活塞325自末端拉出,如图29的描述,且由于弹簧构件342的回弹性,第一和第二距离D1、D2精确地重新形成或恢复。
流体注射完成之后,喷管组件302可被旋转,直到它的螺纹从注射器外壳相应的螺纹上脱离。柱塞324被拆下而顶部件338可被带有不同长度的尾部390的另一顶部件替换,以改变第一和第二传导构件之间的自由移动量。
在流体注射器的正常操作中,注射装置的活塞325可操作地连接到一个动力源上,并把一个骤加的力或冲击力F传递给销336,该力足够大到压缩弹簧件342,并允许销子336朝向小孔310直接驱动顶部件338和柱塞324。这一动件以相当高的峰值射流压力,例如它超过5,000psi足以驱使存在容器308内的流体向外通过小孔310。所谓“高压”,意指射流压力能穿透患者皮肤的压力。它应是大于1,000psi和一般大约3,000和10,000psi之间的压力。
第一距离或称间隙D1在产生刺穿患者皮肤或患者身体的其他部位所需的压力峰值方面起重要作用。改变间隙D1的大小将改变传递到顶部件和柱塞上的初始力。峰值压力因而可随间隙D1的改变而改变。
间隙的改变取决于注射流体的粘度,所要求的注射穿透深度和其他影响初始注射压力的输出的参数。本领域普通技术人员通过常规实验可确定用于特殊注射体流的任何柱塞组件的最佳间隙。另一方面,顶部件、销和/或完整的活塞组件可用不同的标记制造,例如不同的颜色编码,和/或其他标记,其中,每种不同的标记代表由此确定的间隙D1的预定长度。这种标记编码设计将容易帮助使用者为具体应用选择合适的喷管组件。
同样,在可替换的实施例中,顶部件336末端和销338的相邻端之间的第一距离D1被选定大于第二距离D2。在这种结构中,套管340受活塞325的直接冲击而动作,该活塞朝向小孔310移动顶部件338和柱塞324。
喷管件302可使用任何已知的可相互连接和拆卸两个元件的结构连接到注射器外壳上。本发明优选地设计了一种卡口机构,它具有完全相反的螺纹。这些螺纹首先对正一开口,该开口具有与注射器外壳相似的横截面,这样螺纹可以插入。此后,喷管体按预定的度数相对注射器外壳转动,以防止喷管体沿轴向脱开。卡口机构能使喷管体快速地连接与分离,并易于处理柱塞。如果特殊应用场合的需要,也可采用其它连接结构。
应当理解,对本领域的普通技术人员来讲,在本发明的精神和范围内可产生变化和改进。因此,从在此所公开的内容中本领域普通技术人员很容易各种改进,这些改进属于本发明的领域和精神范围之内,并应包括在本发明的其它的实施例中。因此,本发明的范围如所附的权利要求书所述那样被限定。
Claims (20)
1.喷管组件,它适宜与具有动力发生源的注射装置一起使用,它包括:
一容纳流体容器,它具有第一和第二端部和一在第一端部确定的小孔,以便通过流体,和该容器第二端部敞开;
第一传导构件,可移动地设置在上述容器中;
第二传导构件,可移动地设置在上述容器中,第二传导构件按预定移动距离与第一传导构件隔开,并包括一可操作的端部以便通过小孔从容器中排出流体或将流体抽入容器;和
设置在第一和第二传导构件之间的间隔件以便在动力发生源启动之前,当第一和第二传导构件移动时维持上述预定移动距离。
2.按权利要求1的喷管组件,其特征在于,该间隔件包括第一和第二传导构件之间的易断连接部,其中,当上述动力发生源启动时,产生一个力,该力断开易断连接部并驱使第二传导构件越过上述预定移动距离移向第一传导构件,以推动第一传导构件移向小孔,以迫使流体从那里喷出。
3.按权利要求1的喷管组件,其特征在于,第一传导构件包括密封件,以阻止流体围绕第一传导构件周围并通过开口端从容器中流出,易断连接部具有横截面面积,该横截面面积小于第一和第二传导构件的横截面面积。
4.按权利要求1的喷管组件,其特征在于,第二传导构件包括一端杆,它可被夹紧并沿离开容器小孔的方向移动第二传导构件,以便将流体抽入容器或从容器上卸掉第二传导构件,其中,当注射后,第一传导构件保留在容器内,以防止喷管组件的重复使用。
5.按权利要求1的喷管组件,其特征在于,第一和第二传导构件的制成带有表示预定的移动距离的标记,以便不同的移动距离可由选择具有不同标记的第一和第二传导构件来提供。
6.按权利要求5的喷管组件,其特征在于,上述标记包括特别的颜色编码,以便根据对应的第一和第二传导构件之间各个预定移动距离从不同的颜色编码中进行选择。
7.按权利要求1的喷管组件,其特征在于,容器包括邻近小孔的锥形部分,第一传导构件包括与容器锥形部分相一致的锥体;第一和第二传导构件是圆柱形,并具有D相互面对的D形端部;易断连接部包括矩形搭桥,它连接第一和第二传导构件的D形端部的平直侧面。
8.按权利要求1的喷管组件,其特征在于,间隔件包括弹性偏压件,它设置在第一和第二传导构件之间,以便可恢复原位地维持上述预定移动距离。
9.按权利要求8的喷管组件,其特征在于,上述弹性偏压件是弹簧;第一和第二传导构件可操作地由套管构件相连接;弹簧设置在套管构件内且在两个传导构件之间。
10.按权利要求9的喷管组件,其特征在于,第一传导构件具有与容器内壁接触的密封,以阻止流体围绕第一传导构件周围并通过开口端从容器中流出;容器包括邻近小孔的锥形部分,第一传导构件包括与容器锥形部分相一致的锥体;第一传导构件的末端位于套管之内,以便与第二传导构件的相邻端接触;第二传导构件被连接到动力发生源上。
11.按权利要求8的喷管组件,其特征在于,弹性偏压件具有预先选定的预加载荷,并可操作地设置,以便当上述预加载荷大于施加在第二传导构件上的移动力时,维持上述预定移动距离。
12.按权利要求11的喷管组件,其特征在于,上述第一传导构件包括柱塞,它可拆卸地连接在前端,以便自容器小孔中排出流体。
13.按权利要求12的喷管组件,其特征在于,上述柱塞包括第一端部,它面对第一传导构件,和第二端部分,它面对容器的小孔,上述第一传导构件包括第一端部,它面对第二传导构件,和第二端部,它面对柱塞的第一端部,其中,柱塞的第一端部和第一传导构件的第二端部有可脱开的接合装置,以形成可拆卸的连接。
14.按权利要求13的喷管组件,其特征在于,可脱开的接合装置与容器配合,以便当喷管组件处在容器之内时维持接合状态,当需要从容器中脱离时,可以拆除。
15.按权利要求12的喷管组件,其特征在于,上述容器和柱塞限定可变容积的腔室,上述柱塞适宜靠动力发生源在第一位置第二位置和中间位置之间有选择地移动,在第一位置容器具有最小容积,在第二位置容器具有最大容积,在中间位置容器具有的中等容积小于最大容积并大于最小容积,上述柱塞和上述第一和第二传导构件可操作地相互连接,以便可选择地将流体排出容器或将流体吸进容器,上述当柱塞自第二位置移动到中间位置时,上述间隔件动作以维持上述预定移动距离;而当柱塞从中间位置移动到第一位置时,上述间隔件动作以消除上述自由移动距离。
16.按权利要求15的喷管组件,其特征在于,上述柱塞可拆卸地连接到第一传导构件上并且可用后即弃。
17.按权利要求11的喷管组件,其特征在于,上述第一传导构件包括尾部,它面对第二传导构件,上述尾部具有预定的长度,可控制上述预定移动距离。
18.按权利要求17的喷管组件,其特征在于,上述第一传导构件的尾部具有可调节的长度,以便有选择地改变预定移动距离。
19.注射装置,包括外壳,动力源,起动动力源的触发机构,和根据权利要求1的喷管组件。
20.按权利要求19的装置,其特征在于,喷管组件可拆卸地安装到外壳上并且可用后即弃。
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