CN1216654C - 用于将液体注射到人或动物体内的注射装置 - Google Patents

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Abstract

一种注射装置(310)包括上游的压力控制装置(344)和下游的流量控制装置(320)。装置(344)经由入口(348)接收注射液体并且利用可以关闭入口(348)和出口(368)的浮子(350)控制腔室(346)内的液面。过滤通气孔(362)保持腔室(346)内的大气压。装置(320)经由流送管(316.1)以恒定落差接收注射液体。液滴引导器(341)将液滴发送到气密的腔室(324)内。锥形针(330)使得孔隙(328)可调整地打开一定程度以便按照选定的流速发送液体。螺纹啮合的调整机构(336)以及标定装置允许校准调整。流送管(316)将计量好的注射液体流发送以注射到人或动物体内。

Description

用于将液体注射到人或动物体内的注射装置
本发明涉及向人或动物体内的输液。更特别地涉及操作注射装置的方法，涉及用于注射装置中的压力控制装置，涉及流量控制装置以及涉及注射装置。
在已知的注射装置中，也就是在南非通常所知的“点滴”，将被注射的液体来自供应源或储液容器。储液容器通常是袋囊的形式，上端朝下悬挂并且从端口打开，当袋囊悬挂时该端口在袋囊底部。液体经由合成聚合材料的可压缩的柔性管通过计量装置导向施加于人或动物体内的注射针。计量装置包括将液体以液滴的形式滴入透明腔内以便对液滴计数的液滴引导器。通过捏压位于基底和滚轴之间的聚流装置内的管子来控制流速，其中滚轴沿基底前后滚动地调整以获得合适的捏压程度。
根据本发明的第一方面，概括地说，提供一种操作将液体注射到人或动物体内的注射装置的方法，该方法包括建立所述液体的储液容器的并流体连通于储液容器的液体下游和流量控制装置的上游之间的恒定的液压落差，利用流量控制装置计量预定量的进入流送管的所述液体，保持所述液压落差恒定，以及经由所述流送管将所述预定量的所述液体注射到人或动物体内。
更特别地，根据该第一方面，提供一种操作将液体注射到人或动物体内的注射装置的方法，该方法包括在流体连通于所述液体的储液容器的压力控制装置中保持恒定的所述注射液体的液面，将所述液体以对应于所述注射液体的所述恒定液面的恒定的液体落差送入流送管，其中该流送管包括一个可调的流量控制装置，并且终止于将所述液体注射到人或动物体内的注射针。
该方法可以包括使所述液体的所述液面经开放于大气的通气孔经受到大气压力。该方法然后有利地包括过滤经由通气孔通过的空气以防止污染所述液体。可以使用合适的医疗用过滤器。
在所述压力控制装置中保持所述注射液体的所述恒定液面可以包括在所述压力控制装置的腔室内布置一个浮子控制的阀，在储液容器之下并且隔离在流量控制装置之上，以在腔室内保持恒定的液面。
该方法可以进一步包括保持所述流送管处于恒定的方向。它可以保持为基本竖直。
一般来说，该方法可以包括使液体经由孔隙通过流量控制装置以及适当地调整孔隙以便经过孔隙的液体流量。更特别地，当装置包括针和承座结构时，该方法可以包括调整针和承座的相对位置以调整孔隙的有效尺寸。
作为改进，该方法可以包括当液面腔室中的液面下降到预定限度以下时进行监测并产生信号，利用该信号可以启动报警器。
根据本发明的第二方面，提供一种用于将液体注射到人或动物体内的注射装置的压力控制装置，该注射装置包括：
一个腔室；
一个进入腔室的入口，该入口包括用于将腔室流体连通于注射液体的储液容器的接头；
一个离开腔室的出口，该出口包括用于将腔室流体连通于用以传导注射液体的流送管的接头；以及
一个液面控制机构，用于控制腔室内的所述注射液体的液面处于恒定的液面。
可以在高位设置一个穿过腔室壁的通气孔以便使得腔室内的液体的所述液面经受大气压力。有利地，可以设置一个关联于所述通气孔的过滤器用于过滤经由通气孔通过的空气。
适宜地，所述液面控制机构可以包括一个悬浮在所述注射液体中的浮子以及一个连接于浮子并对准所述进入腔室的入口的封闭塞，以便当腔室中的注射液体液面升高超过预定上限时关闭入口。所述封闭塞可以是入口塞，液面控制装置在离开腔室的出口处包括一个承座以及一个连接于浮子的出口封闭塞，用于当腔室中的注射液体液面下降到预定下限以下时关闭出口使其不再经所述通气孔和大气连通。这样当注射液体的储液容器清空时将防止空气进入注射装置并从而进入人或动物体内。有利地出口内的所述承座和所述出口封闭塞之一可以具有比出口内的所述承座和所述出口封闭塞中的另一个更加柔性的材料，以便提高密封的整体性。优选地，承座是柔性的材料。更加柔性的材料可以是硅酮基聚合材料。
根据本发明的第三方面，提供一种流量控制装置，适于形成用于将液体注射到人或动物体内的注射装置的一部分，该流量控制装置包括一个孔隙和一个可调限流器，该限流器用于可调整地将经过孔隙的流体限制到理想的程度。
孔隙和限流器可以是针和承座结构的形式，针为锥形。
流量控制装置可以包括一个具有入口的腔室，利用该入口流量控制装置流体连通于压力控制装置，一个可连接于管子的出口用于连接于人或动物体内，针和承座结构设置在腔室内并且流量控制装置进一步包括一个位于腔室内的液滴引导器，用于点滴液体以便可以对液滴计数。液滴引导器可以设置在孔隙的上游。
流量控制装置的腔室包括内部和外部，它们螺纹连接地可转动地相互连接，针和承座分别连接于内部和外部之一，通过相对旋拧腔室的所述内部和外部进行针相对于承座的调整。
内部和外部可以包括标定标记以便于将针相对于承座调整到理想的程度。
内部和外部可以相互密封以便使得流量控制装置的腔室气密封。可以利用“O”形环进行密封。
根据本发明的第四方面，提供一种用于将注射液体注射到人或动物体内的注射装置，该注射装置包括：
根据本发明的第二方面所述的压力控制装置；
根据本发明的第三方面所述的流量控制装置；以及
流送管，其中所述压力控制装置和所述流量控制装置包含于流体连通布置中，流送管具有用于连接于注射针的下游端。
作为改进，注射装置可以包括传感器，用于当液面腔室内的液面下降到预定液面以下时进行监测，传感器可以产生用以表示低液面状态的信号。
现在参照附图以示例的方式说明本发明。
附图中：
图1示出本发明的注射装置的局部侧剖图；
图2示出非本发明的注射装置的一个实施例的侧剖图；以及
图3和4示出本发明的注射装置的其他实施例的侧剖图。
参照图1，本发明的注射装置总体上由标号10表示。注射装置10从袋囊12(示出局部)形式的供应源把将被注射的液体按照预定的流速导入患者(未示)体内。注射装置10从袋囊12的端口14经由流送管16通向患者。流送管16通常终止于注射针，利用该注射针液体被静脉注射。
注射装置10在流送管16内包括一个本发明所述的流量控制装置20。流量控制装置20包括一个外壳22，它限定了一个腔室24，该腔室和流送管16的下游部分16.2连通。
周边紧固于外壳22的一个套环26确定一个孔隙或承座28。符合于承座28并正好在其上设置一个互补的针30，针30优选地作成锥形并且有小孔地固定于上壳34，如图所示上壳34螺纹结合在外壳22上部。利用螺纹36，可以调整锥形针30适当程度地进出承座28从而调整孔隙的大小并从而调整经过孔隙的流速。
在孔隙28下部，并与之对准，设置有一个液滴引导器40，它将计量好的注射液体以液滴的形式发送到腔室24内，在腔室内液滴如42所示积聚。液滴引导器40用作漏斗，在底部具有一个节流开口41。液体沿其锥形侧壁以液滴的形式经由该节流开口离开。随时间对液滴计数以测定实际流速。当液滴在体积或大小方面保持相对恒定时，从按时间的液滴数可以推导出注射到患者体内的流速(例如毫升每分钟)。
注射装置10包括一个本发明的压力或液面控制装置，总体上表示为标号44。压力或液面控制装置44包括一个外壳46，在该实施例中，外壳46通过针的形式的入口48直接连接于袋囊12的内部，即与将被注射的液体连接。
一个浮子50浮动地容放在外壳46内，浮子50在其上端包括一个锥形闭合突起52用于逐渐闭合在一个互补的承座内。选择浮子50的浮力或浮动以保持液体从袋囊12经由入口48以和经过流量控制装置20的流速相应的速度流入，从而在外壳46内保持恒定的液面。如果进入外壳46的流速过高，浮子50升高并且锥形闭合突起52逐渐靠近承座以将外壳46内的液面调整到中间液面。相反地，当液面降低时，浮子50下降从而导致闭合突起52从其承座抽出以增大流速以便将外壳46内的液面调整到中间液面。
这样，在控制装置20的孔隙28和外壳46内的液面之间保持一个基本恒定的落差60。这样，在孔隙28之上保持一个基本恒定的压力梯度以使得对于针30的任何特定调整来说保持经过孔隙28的流量恒定。
优选地，压力控制装置44和流量控制装置20之间的流送管的下游部分16.1保持恒定的方向，便利地为竖直方向。
作为改进，设置了和浮子50关联的由标号54表示的传感器系统，用于检测浮子50的不当下降，这种不当下降可能表示需要注意，例如当袋囊12内的液体已经用完。传感器54例如可以是光学传感器，用于当浮子50堵塞光学通道时产生信号，信号由信号线56传导以当浮子50过度下降时触发报警器。
经常需要对被注射到人或动物体内的液体进行过滤。这样，作为进一步的改进，本申请人提出，如果需要，在该装置中，优选地在腔室24中设置一个介质过滤器。这种介质过滤器例如可以是从下面覆盖孔隙的滤袋的形式，或者是铺展在腔室2底部的衬里的形式，其中该底部可以随后被圆整，或者是密封在外壳24的内周边的膜片的形式，等等。
注射装置10的第一个优点是经过流量控制装置20的流速可以通过将针30更深或更浅地旋拧进孔隙28容易地并且按照细微的分辨率精确地调整。本申请人相信这对于如上所述的流送管在滚轴和锥形基底之间受压的现有装置来说是一个巨大的进步。本申请人认为在先技术的装置由于难于精确地调整从而不是用户友好的。而且，这种装置的整体集成性不好，因为它容易脱离调整，例如由于被压缩的管子中的自然弹性，由于被经过的人等碰撞。
本申请人认为引起本发明的装置中的流动的液压落差保持恒定是一个很重要的优点。可以理解流速是液压落差的一个要素，一旦液压落差改变，流速将相应地改变。在这点上，在先技术的装置中，本申请人发现确定液压落差的袋囊中的液面，从满到空下降明显的高度，这使得液压落差产生明显的变化百分比，这直接影响流速。这样，或者是流速变化显著的百分比，或者这种变化可以利用在先技术的装置通过频繁的流速再调整来减小，但是如上所述在先技术的装置不容易使用并且不容易精确地调整。这样，在先技术的装置需要医护人员不断地监测和注意。
因此，在这两个方面，本申请人相信本发明显著地改进了在先技术。
本申请人认为该装置一般来说可以是合成塑料模塑件，以及该装置将是一次性的。
本申请人认为一方面使用流量控制装置而不使用压力或液面控制装置，以及另一方面使用压力或液面控制装置而不使用流量控制装置，将是对在先技术的一种改进。自然地，这两种装置都使用将是对在先技术一种巨大改进。
作为一种折衷，不使用压力或液面控制装置，本申请人提出包含液体的袋囊应当水平方向而不是竖直方向地使用并且应当以此方式来减小充满时的液面和清空时的液面之间的变化。这样转而将改善流速的变化。
参照图2，非本发明的注射装置的一个实施例总体上以标号110表示。原则上，注射装置110类似于图1的注射装置10并且实质上它们的特征或组件也类似。因此，不再重复说明实施例110，仅重点介绍一个重要的区别，即流量控制装置120和压力或液面控制装置144集成在单个部件中。本申请人认为图2的实施例相对于图1的实施例具有成本优势，并且由于只需要控制一个部件，它还更加用户友好。不过，本申请人明白，理想地，需要具有较大的液压落差以便提高调整的精确性并减小波动。利用图1的实施例可以容易地获得这种较大的液压落差，但是，在图2的实施例中，液压落差160有必要加以限制。
在其他方面，图2的实施例具有和如上所述图1的实施例的同样的优点。
参照图3，本发明的注射装置的又一个实施例总体上以标号210表示。注射装置210和图1的注射装置10在许多方面类似于甚至相同。相同的标号一般用于表示类似的特征或相同的部件。而且，不再详细说明图3的装置，仅重点介绍与图1的注射装置的区别之处。
在压力或液面控制装置244中，外壳246利用过滤嘴262和大气连通，该过滤嘴262设置在外壳246的高位上，即位于高于外壳246内被控制注射液体的液面的高度。这样，外壳246内超过注射液体液面的压力保持恒定的大气压。很重要的是经由嘴262通过的外界空气要医学上有效地过滤以保证注射液体不被污染。
压力控制装置244在其出口268中包括一个硅酮基聚合柔性材料的承座264，以便当外壳246中的注射液体液面下降到预定值以下时，允许位于浮子250下端的封闭塞266紧密坐落在承座264内。这种情况例如可能当注射液体的储液容器清空时发生。这种特征确保向人或动物体内的液体注射中断并防止注射装置的气塞并且从而防止空气进入人或动物体内。很重要的是承座264是柔软的柔性材料制成以提高封闭塞266和承座264之间的密封整体性。
在控制装置220中，液滴引导器241设置在流量控制装置的入口，即孔隙228的上游。
控制装置220的内和外部234和222如236处所示螺纹地连接以允许锥形针230移动进出其设置在流量控制装置的出口272内的承座228。这一方面已参照图1作了说明。但是，应当明白，因为液滴引导器241在孔隙228之上，因此在内部234内具有充满空气即没有充满注射液体的一个体积。为了保持孔隙228上游的有效的恒定液压落差，有必要使得内和外部234、222以气密方式相互密封。这由内和外部234、222之间的“O”形环274确保。
适宜地，在装置上设置一个标定表。例如，表示流速的标记设置在背垫条276上以及指针277设置在内部23上，从而可以读取与指针相对的标定标记以进行内和外部之间的各种调整。适宜地，这种布置形式为部分234和222的相对转动在零到最大值之间调整流速。
装置220被标定从而不需要对液滴计数，但是可以计数以作为对标定的复核。
如果需要，可以在调整机构中设置一系列点按钮或刻痕从而可以容易地分步进行调整，从一个点按钮到下一个。
本申请人发现针230有利地可以具有很小的锥形，具有角度为0.5°或1°的数量级，以保证精确的调整。
本申请人希望强调本发明的另一个很重要的优点。对于某些情况，通常在重病监护室治疗时，即时注射速度，还有平均注射速度，必须精确和恒定。对于这些情况，目前使用电控和有时是逻辑或计算机控制的复杂并且昂贵的注射器械。这些器械有时不能得到(例如战争状态或发生大规模事故时)，或者没有驱动它们的电力，或者没有接受过训练的人员/操作员(例如在乡村地区)。本申请人相信本发明的装置可以有利地用于这些情况，非常接近极其复杂和昂贵的电子装置的性能。而且，在许多情况下，本发明的装置具有足够的精度和恒定性，以取代复杂和昂贵的电子装置来加以使用。
本申请人希望进一步强调本发明某些有利的方面，尽管上文已经部分地对此加以说明或者间接指出。
本申请人提供的本发明装置具有不同容量，例如具有0到5、0到10、0到15毫升/每分钟等等的装置。这些装置可以有利地预先标定上述例子中的各自的范围中间值，例如2.5、5和7.5毫升/每分钟。使用时，可以按照需要的比例细分到一定程度。
液滴引导器适应于形成具有和装置的容量对应的大小或体积的液滴以便于监测流速。这样，小容量装置具有可以形成小液滴的液滴引导器，等等。每个装置然后具有液滴数量指示器，该装置标明具体的容量，例如15滴每毫升。
可以明白液面装置将总是和计量孔隙的最大流速至少一样高，并且通常稍微高于计量孔隙的最大流速。
一个优点是可以针对所需要的精确计量给出处方，可以精确和恒定地遵从处方，即没有波动。
在图4中，本发明的注射装置的再一个实施例总体上以标号310表示。图4的注射装置310和图1和3的装置原则上相同。相同的标号表示类似的特征或部件。而且，不再详细说明装置310，仅重点介绍区别之处。
在压力控制装置344中，锥形封闭塞352、366封闭在分别围绕外壳346的入口348和出口368的承座上。但是，在图3的实施例中，柔软的柔性材料264整体集成在承座上以提高锥形封闭塞366的密封性，而在图4的实施例中，柔软的柔性材料整体集成在封闭塞366上并且围绕出口368的承座具有相对较硬的材料。
而且，分别相对于浮子350的上端处的封闭塞352以及浮子350的下端处的封闭塞366同轴地设置有引导销353。销353充分地小于入口348和出口368，从而不会干扰流动。但是，销353使得封闭塞与入口/出口对准。
在控制装置320中，液滴引导器341不是和入口370整体模制。液滴引导器符合适当的标准，例如在美国符合FDA标准，在欧洲符合EUP标准。
而且，上壳334分成两部分，即顶部334.1和底部334.2。顶部为弹性可变形的合成塑料模制件使得其用作引液泵。顶部334.1的下周边部分紧贴容置在底部334的圆周槽334.3内。锥形针330和底部集成在一起。
类似于传感器系统354(图4)和54(图1)的传感器系统354.1关联于液滴引导器341设置，利用该传感器系统可以对液滴计数。信号线356.1通向电子计数器357.1，它可以连接于报警器系统357.1以便当液滴数超出预定范围时启动报警器。
形成柔软的柔性密封表面的“O”形环364位于设置在锥形封闭塞366上的外围槽内用于使得锥形封闭塞366坐落并高度整体密封于出口368周围的承座上。

Claims (6)

1.一种用于将液体注射到人或动物体内的注射装置(10，210，310)，该注射装置包括：
一个压力控制装置(44，244，344)，它包括
一个腔室(46，246，346)，
一个进入腔室的入口(48，248，348)，该入口包括用于将腔室流体连通于注射液体的储液容器(12)的接头，
一个离开腔室的出口(268，368)，
一个液面控制机构(50，250，350)，用于控制腔室内的所述注射液体的液面处于恒定的液面；
一个流量控制装置(20，220，320)，它包括一个孔隙(28，228，328)和一个可调限流器(30，230，330)，用于可调整地将经过孔隙的流体限制到理想的程度，以便以选定的流速分送注射液体；
一个流送管部分(16.2，216.2，316.2)，它是下游流送管部分或第二流送管部分，在其上游端连接于流量控制装置，用于接收并向注射针传导由注射装置发送的注射液体，以注射到人或动物体内，
其特征在于，所述出口包括用于将腔室流体连通于用以传导注射液体的流送管的接头，并且该注射装置包括一个第一流送管部分(16.1，216.1，316.1)，在其上游端连接于压力控制装置的所述腔室的所述出口，第一流送管部分通向远离压力控制装置并处于压力控制装置较低高度的流量控制装置，所述第一流送管部分的下游端连接于流量控制装置。
2.如权利要求1所述的注射装置(10)，其特征在于，流量控制装置(20)包括一个液滴腔室(24)和一个位于所述液滴腔室内的液滴引导器(40，41)，液滴引导器用于点滴注射液体以便可以对液滴计数，该液滴引导器位于孔隙(28)下部并与之对准。
3.如权利要求1所述的注射装置(210，310)，其特征在于，流量控制装置(220，320)包括一个液滴腔室(224，334.1)和一个位于所述液滴腔室内的液滴引导器(241，341)，该液滴引导器用于点滴注射液体以便可以对液滴计数，其中液滴腔室具有入口(270，370)，利用该入口流量控制装置连接于第一流送管部分(216.1，316.1)的下游端，液滴引导器设置在孔隙(228，328)上游。
4.如权利要求1到3中任一项所述的注射装置(210，310)，其特征在于，所述压力控制装置包括一个位于高位的穿过腔室(246，346)的壁的通气孔(262，362)以便使得腔室内的注射液体的所述液面经受大气压力，其中离开压力控制装置的腔室的所述出口(268，368)由一个承座(246)包围，所述液面控制机构包括一个在所述腔室内的浮子(250，350)，该浮子悬浮在所述注射液体中，并且包括一个在其上端连接于浮子并对准进入腔室的所述入口(248，348)的入口封闭塞(252，352)，以便当腔室中的注射液体液面升高超过预定限度时关闭入口，并且包括一个在其下端连接于浮子并对准所述承座的出口封闭塞(266，366)，以便当腔室中的注射液体液面下降到预定下限以下时封闭在所述承座上以关闭出口使其不再经所述通气孔和大气连通，出口内的所述承座和所述出口封闭塞之一具有硅酮基聚合材料并且比出口内的所述承座和所述出口封闭塞中的另一个更具柔性，以便提高密封的整体性。
5.如权利要求4所述的注射装置(10，310)，其特征在于，包括传感器(54，354)，用于监测浮子(50，350)下降超过预定液面，以及响应所述传感器用以表示警报状态的报警器(54，56，354，356，357)。
6.如权利要求4所述的注射装置(310)，其特征在于，包括一个传感器(354.1)用于监测液滴；一个响应所述传感器以对液滴按照时间计数的计数器(357.1)；以及一个报警器(357.1)，当液滴数超出预定范围时该报警器响应所述计数器指示警报状态。
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