專利名稱：用于注射系統(tǒng)的流體增壓單元的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及注射系統(tǒng)并且更具體地涉及用于注射系統(tǒng)的流體增壓單元的裝置和方法。
背景技術(shù)：
流體注射系統(tǒng)用來將醫(yī)用流體注射進入患者，通常包括一個或多個保持所述醫(yī)用流體的儲器，以及一個或多個注射所述醫(yī)用流體的增壓單元。例如，造影劑電動注射系統(tǒng)可以包括聯(lián)接到增壓單元上的自其注射造影劑的造影劑儲器，以促進在某些醫(yī)學程序過程的成像，如血管造影術(shù)或計算機斷層攝影(CT)程序。醫(yī)用流體注射系統(tǒng)的增壓單元典型地包括至少一個注射器和一個安裝在其中的柱塞。例如通過所述單元的機動化的柱塞推桿(plunger shaft)使所述柱塞在第一方向上移動，以將流體從一個或多個儲器吸入所述注射器，并且然后在第二方向上將流體例如經(jīng)由聯(lián)接到所述增壓單元上的導管從所述注射器排出并且進入所述患者。許多醫(yī)用流體注射系統(tǒng)的增壓單元典型地使用一次性注射器和柱塞子組件。這些一次性注射器和柱塞子組件可以作為一個套件包裝，其中所述柱塞被安裝在所述注射器中。一旦組裝到增壓單元中， 所述注射器和柱塞可以具有跨越多次注射的使用壽命，例如，優(yōu)選地高達10次或更多次注射。對于那些包括永久性柱塞推桿或塞頭(ram)的增壓單元，在其中組裝所述注射器和柱塞，包括在注射之前使所述柱塞推桿聯(lián)接到所述柱塞上，然后，在一次或多次注射之后將所述注射器和柱塞從所述增壓單元移除(例如，用新的注射器和柱塞套件替換)，包括使所述推桿從所述柱塞脫離使得所述注射器和柱塞可以從所述推桿分離。

發(fā)明內(nèi)容
在此所公開的發(fā)明的方法和實施例涉及一種用于注射系統(tǒng)的流體增壓單元，它包括注射器和安裝在所述注射器中的柱塞，其中所述柱塞可以與所述單元的柱塞推桿可操作地接合，又可自其移去。實施例還涉及用于所述流體增壓單元的注射器和柱塞子組件的結(jié)構(gòu)，并且涉及適用于結(jié)合在所述流體增壓單元中的單獨的柱塞的結(jié)構(gòu)。根據(jù)一些實施例，所述柱塞包括刮擦側(cè)壁(wiper sidewall)以及配合部分，所述刮擦側(cè)壁具有在所述柱塞的近端鄰近處延伸的徑向可膨脹-可縮小的部分，所述配合部分形成在所述可膨脹-可縮小的部分中并且凸出進入所述柱塞的空腔，所述空腔被所述刮擦側(cè)壁包圍并且在所述柱塞的近端具有開口。根據(jù)這些實施例，當所述柱塞初始安裝在所述注射器內(nèi)使得所述可膨脹-可縮小的部分位于所述注射器的所述第一長度內(nèi)時，所述可膨脹-可縮小的部分膨脹，這樣使得所述柱塞的配合部分不與與之大致對齊的所述柱塞推桿的接合部分可操作地接合。根據(jù)一些方法，當所述柱塞位于注射器的所述第一長度內(nèi)時，所述柱塞推桿的末端部分初始地插入所述空腔中，此時所述推桿的接合部分可以與所述柱塞的配合部分大致地對齊。當隨后將這些實施例的柱塞推桿推進以使所述柱塞移動進入所述注射器的第二長度內(nèi)時，其中所述第二長度的注射器的內(nèi)徑小于所述第一長度的注射器的內(nèi)徑，所述可膨脹-可縮小的部分縮小，使得所述柱塞的配合部分與所述柱塞推桿的接合部分可操作地接合。根據(jù)一些另外的實施例，所述柱塞的刮擦側(cè)壁包括位于所述柱塞遠端的鄰近處的外部密封唇，并且所述柱塞進一步包括可變形的遠端壁。所述刮擦側(cè)壁和所述可變形的遠端壁限定所述柱塞的空腔，并且所述柱塞推桿的末端部分的尺寸和形狀確定成使得當所述推桿完全插入其空腔時，在所述末端部分的末端與所述柱塞的可變形的遠端壁之間存在空隙。這些另外的實施例的刮擦側(cè)壁可能包括或可能不包括如以上描述的可變形的部分。本公開的一些另外的方法包括指向使所述注射器和柱塞子組件失效以從所述增壓單元移除所述組件的那些方法。根據(jù)這些方法，當所述柱塞推桿從在所述注射器內(nèi)的第一位置撤回到所述注射器內(nèi)的第二位置時，所述柱塞與所述單元的柱塞推桿脫離，并且然后在將組件從所述增壓單元移除之前，允許將所述柱塞拉回向所述第一位置。


以下附圖是對本公開的具體方法和實施例的說明，因此，并不限制本發(fā)明的范圍。 這些附圖不是按比例繪制的(除非這樣規(guī)定)并且旨在與以下詳細說明的解釋結(jié)合使用。 下文將結(jié)合附圖描述方法和實施例，其中相同的附圖標記表示相同的元件。圖1是流體注射系統(tǒng)的透視圖，它可以結(jié)合本發(fā)明的多個實施例。圖2是替代的流體注射系統(tǒng)的透視圖，所述流體注射系統(tǒng)也可以結(jié)合本發(fā)明的多個實施例。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的用于流體增壓單元的組件的平面圖。圖;3B是根據(jù)一些實施例的圖3A中所示組件的一部分的透視圖。圖3C是根據(jù)一些實施例的從圖3A至圖;3B中的組件分離的柱塞的透視圖。圖4A是根據(jù)一些實施例的在第一條件下的流體增壓單元的一部分的截面圖。圖4B是根據(jù)一些實施例的在第二條件下的圖4A所示單元的部分的截面圖。圖5是根據(jù)一些實施例的柱塞推桿的一部分的放大的詳細視圖。圖6A至圖6C是概述本發(fā)明的一些方法的示意圖。
具體實施例方式以下詳細說明在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且絕非旨在以任何方式對本發(fā)明的范圍、適用性、或結(jié)構(gòu)進行限制。更確切地說，以下說明提供了用于實現(xiàn)示例性的方法和實施例的實用解釋。對于所選擇的元件提供了構(gòu)造、材料和尺度的實例，并且所有其他的元件都采用本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的那些元件。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到，所提供的許多實例具有可以使用的適合的替代方案。圖1是流體注射系統(tǒng)100的透視圖，它可以結(jié)合本發(fā)明的多個實施例。圖1例示了系統(tǒng)100，它包括流體增壓單元130和第一流體儲器132，其中，流體增壓單元130安裝在套筒108中且從系統(tǒng)100的注射頭104延伸。儲器132顯示為從夾持器110懸掛并且經(jīng)由輸入管線308聯(lián)接到增壓單元130上，以便向單元130供應(yīng)流體，例如造影劑。流體增壓單元130顯示為包括注射器301以及柱塞320，其中，柱塞推桿420在注射器301中延伸，柱塞 320安裝在注射器301中并且聯(lián)接到柱塞推桿420上。
根據(jù)所例示的實施例，推桿420聯(lián)接到電動機組件上，所述電動機組件容納在注射頭104中并且致動推桿420以便在注射器130內(nèi)沿往復方向驅(qū)動柱塞320。注射頭104 可以包括可編程控制器以驅(qū)動所述電動機組件。所述控制器優(yōu)選包括數(shù)字計算機，所述數(shù)字計算機例如可以經(jīng)由系統(tǒng)100的控制面板102進行編程。所述控制器可以進一步包括電動機驅(qū)動電路、放大器、轉(zhuǎn)速計、電位計、整流器、壓力傳感測壓元件和A/D轉(zhuǎn)換器，例如，如在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6，752，789的第10欄第45行至11欄第2行中所說明的，通過引用將其公開的內(nèi)容結(jié)合在此。當推桿420被致動以使柱塞320向近側(cè)朝向注射頭104移動時， 在吸入行程中，流體從儲器132經(jīng)由輸入管線308被吸入到注射器301中，并且當推桿420 使柱塞320向遠側(cè)移動時，在壓縮行程中，將所述流體通過輸出管線304從注射器301中排出。圖1還例示了聯(lián)接到管線122上的輸出管線304，管線122安裝在系統(tǒng)100的模塊112 上；管線122可以經(jīng)由連接器120而連接到患者線路上，這樣使得從注射器301排出的流體被注射進入患者，以例如促進成像。繼續(xù)參照圖1，系統(tǒng)100包括第二流體儲器138，它懸掛在鉤子137上并且由蠕動泵106通過管線1 從第二流體儲器138中抽取流體，例如稀釋劑，如鹽水；泵106顯示為安裝在注射頭104上。系統(tǒng)100還包括歧管傳感器114和歧管閥124，用于控制流體從管線 128或者從增壓單元130經(jīng)由管線304進入管線122的流動。歧管閥IM可以包括彈簧偏壓的滑閥、或另一類型的閥，例如止回閥。歧管傳感器114可以探測歧管閥124的位置并且將這個位置報告給注射頭104。壓力轉(zhuǎn)換器1 顯示為聯(lián)接到管1 上；當管122連接到在患者體內(nèi)延伸的患者線路上時，壓力轉(zhuǎn)換器1 能夠起所述患者的血液動力學監(jiān)控器的作用。壓力轉(zhuǎn)換器1 將探測的壓力轉(zhuǎn)變成為可以由系統(tǒng)100或另一個監(jiān)控裝置監(jiān)測或者以別的方式使用的電信號。氣泡探測器116顯示為聯(lián)接到管線122上。一旦在管線122內(nèi)探測到可測量的、或者顯著量值的空氣，探測器116能夠生成警報信號。此外，當探測器116在所述管線內(nèi)探測到空氣時，裝置100可以自動暫停、或終止流體注射程序。系統(tǒng)100的操作者(如臨床醫(yī)生)可以使用系統(tǒng)100的控制面板102設(shè)立將要用于給定的注射程序的不同的參數(shù)和/或治療方案。所述操作者可以利用控制面板102互動，例如經(jīng)由觸摸屏面板，以輸入用于流速、最大注射體積、最大注射壓力、上升時間的注射參數(shù)或其他參數(shù)?？刂泼姘?02可以進一步向所述操作者顯示系統(tǒng)100的操作參數(shù)和/或警告或警報信息，例如，指示已經(jīng)通過氣泡探測器116探測到空氣。圖1還顯示了聯(lián)接到控制面板102上的手控裝置136，手控裝置136經(jīng)由連接器 134可以連接到控制面板102或與控制面板102斷開連接。操作者可以操作手控裝置136 以控制流體從系統(tǒng)100的注射。例如，所述操作者可以使用手控裝置136作為可變速率控制裝置，以可變地控制來自系統(tǒng)100的流體的流速(例如流出增壓單元130的流體的流速)。 手控裝置136可以包括電氣裝置或氣動裝置。由于系統(tǒng)100可以遞送超過多個患者程序的許多注射，可能需要對注射流體不斷地進行更換。注射頭104可以自動地將流體補充到注射器301中，例如，基于由此注射體積的監(jiān)控并且與一個初始的輸入量、體積相比；或者一旦探測到注射器301內(nèi)的流體量已經(jīng)消耗到臨界體積，則系統(tǒng)100的操作者可能需要人工啟動流體補充程序。應(yīng)注意的是，基于操作狀態(tài)信息而不是注射體積，注射頭104可以自動地將流體補充到注射器301中。例如，如果注射頭104確定了系統(tǒng)100當前正在從泵106而不從注射器301輸送流體，并且注射器301沒有充滿到滿容量，則注射頭104可能引起所述電動機組件致動柱塞推桿420，以便經(jīng)由輸入管線308將另外的流體吸引進入注射器301中?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，顯示了可替代的流體注射系統(tǒng)200的透視圖。和系統(tǒng)100 —樣，系統(tǒng)200可以結(jié)合到本發(fā)明的多個實施例中。圖2例示了系統(tǒng)200，它包括安裝在系統(tǒng)200的注射頭201上的控制面板212、以及第一和第二套筒216A、216B，它們各自在注射頭201與系統(tǒng)200的第一和第二前端組件218A、218B中的相應(yīng)一個之間延伸。圖2進一步例示了系統(tǒng)200，它包括第一和第二儲器夾持器202A、202B，并且雖然沒有顯示，應(yīng)當理解的是安裝在各夾持器202A、202B上的儲器向相應(yīng)的流體增壓單元補充流體，所述流體增壓單元被容納在相應(yīng)的套筒216A、216B中。系統(tǒng)200的各流體增壓單元可能與系統(tǒng)100的單元130非常相似，包括注射器、 柱塞、以及柱塞推桿，其中，所述注射器安裝在套筒216A、216B中的一個中，柱塞安裝在所述注射器中，柱塞推桿從注射頭201延伸進入所述注射器并且聯(lián)接到所述柱塞上。此外， 和系統(tǒng)100 —樣，電動機組件聯(lián)接到各個柱塞推桿上，以獨立地致動各推桿，以便驅(qū)動所述相應(yīng)的柱塞在往復方向上運動，用于交替抽吸和壓縮行程。這些電動機組件容納在注射頭 201內(nèi)，并且可以通過也包括在頭201中的可編程控制器的一個或多個處理器進行控制和監(jiān)測。應(yīng)當理解的是，系統(tǒng)200的第一和第二前端組件218A、218B包括用于各個增壓單元的輸入和輸出管線，其中經(jīng)由歧管閥，各輸入管線從所述相應(yīng)的儲器供應(yīng)流體到所述相應(yīng)的注射器，并且各輸出管線將從相應(yīng)的注射器排出的流體運送到患者線路。圖2例示了導桿220，它促進所述患者線路與系統(tǒng)200的連接。系統(tǒng)200的這些增壓單元中的一個可以經(jīng)由所述連接的患者線路排出用于注射進入所述患者的造影劑，并且經(jīng)由其他增壓單元排出稀釋劑，如鹽水。閥和傳感器，類似于如上說明的用于系統(tǒng)100的那些閥和傳感器，可以將它們結(jié)合到容納在前端組件218A、218B內(nèi)的系統(tǒng)200的管線中，以便促進系統(tǒng)200的操作。圖3A是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的用于流體增壓單元的組件350的平面圖，所述流體增壓單元類似于圖1所示的單元130。應(yīng)注意的是，組件350還可以被系統(tǒng)200的一個或兩個增壓單元采用。圖3A例示了組件350，它包括注射器301、輸入管線308與輸出管線 304。圖3A進一步例示了注射器301，它包括第一遠側(cè)端口 300，輸入管線308聯(lián)接到其上、 第二遠側(cè)端口 302，輸出管線304聯(lián)接到其上、和近側(cè)開口 31。參照圖3B，圖是向里觀察注射器301的近側(cè)開口 31的透視圖，可以看到柱塞320安裝在近側(cè)開口 31之內(nèi)，這樣在組件350組裝到單元130中時，例如，如在圖4A的剖面圖中所例示的那樣，柱塞320的空腔 321中的開口 312面向近側(cè)，用于聯(lián)接柱塞推桿420(圖1)。組件350可以設(shè)置成一次性組件、包裝成一個套件，在給定數(shù)量的注射之后用新套件替換。圖3C是根據(jù)一些實施例的從組件350分離的柱塞320的透視圖。圖3C例示了柱塞320，柱塞320包括可任選的遠端壁340和刮擦側(cè)壁330，刮擦側(cè)壁330在柱塞320的近端331與遠端332之間延伸，用于在例如由推桿420驅(qū)動的柱塞320的抽吸和壓縮行程期間密封注射器301的內(nèi)表面311 (圖4A至圖4B)。根據(jù)所例示的實施例，為了促進與內(nèi)表面 311的密封，刮擦側(cè)壁330包括多個外部密封脊335和一個外部密封唇337，將在以下更詳細的說明。圖3C進一步例示了刮擦側(cè)壁330從端壁340向近側(cè)延伸到空腔321的開口 312，并且包括圍繞開口 312的徑向可膨脹-可縮小的部分33。圖;3B至圖3C例示了多個縱向延伸的肋333，多個縱向延伸的肋333在刮擦側(cè)壁330的內(nèi)表面中形成，從柱塞320的近端 331向遠側(cè)延伸，并且繞空腔321的圓周互相間隔開。根據(jù)所例示的實施例，肋333有助于刮擦側(cè)壁330的徑向可膨脹-可縮小的部分33的可膨脹和可縮小的性質(zhì)，而不犧牲其用于密封的結(jié)構(gòu)完整性。圖3B至圖3C進一步例示了多個突舌(tab) 332，各突舌332在許多肋 333上形成，鄰近柱塞320的近端331并且凸出到空腔321中，作為配合部分用于與柱塞推桿420的接合部分可操作地接合。根據(jù)一些優(yōu)選的實施例，柱塞320是單個的注射模制的部件，這樣使得所有以上所說明的部件(如圖3B至圖3C所示)是整體形成的。柱塞320優(yōu)選地是由相對軟的并且柔性的熱塑性材料形成的，如聚乙烯或聚丙烯。形成柱塞320的材料可以例如具有大約0. 955g/cm3的密度。根據(jù)示例性的實施例，柱塞320例如由如Dow chemical company, Midland MI所制造的Dow HDPE 2M55的高密度聚乙烯(HDPE)模制形成。潤滑劑可以應(yīng)用到刮擦側(cè)壁330的外表面，以便降低在側(cè)壁330與注射器301的內(nèi)表面311之間的界面處的摩擦，這種摩擦可以例如在極端情況下由熱焊接而引起柱塞320卡在注射器301內(nèi)。根據(jù)一些優(yōu)選的方法，在將柱塞320安裝在注射器301內(nèi)之前，將例如硅基的生物相容的潤滑劑的潤滑劑應(yīng)用到刮擦側(cè)壁330的環(huán)形凹陷36上，這樣，當柱塞320在注射器301內(nèi)向遠側(cè)移動時，所述潤滑劑沿著在注射器301的刮擦側(cè)壁330與內(nèi)表面311之間的界面向近側(cè)散布。所述潤滑劑的動態(tài)粘度可以在大約1，000厘泊(cP)與大約500，OOOcP之間，優(yōu)選大約 100，OOOcP。返回參照圖3A，注射器301顯示為包括第一長度Ll和第二長度L2，其中第一長度 Ll從近側(cè)開口 31延伸到第二長度L2?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4A-B，圖4A-B是包括組件350的流體增壓單元(例如圖1的單元130)的一部分的截面圖，Ll和L2的長度的重要性將與柱塞320 的可膨脹-可縮小的部分33—起描述。圖4A至圖4B顯示了注射器301的內(nèi)表面311的一部分延伸經(jīng)過第一長度Li，限定了注射器301的第一內(nèi)徑，并且內(nèi)表面311的另一部分延伸經(jīng)過第二長度L2，限定了注射器301的第二內(nèi)徑，它小于所述第一內(nèi)徑。圖4A例示了已經(jīng)插入到注射器301的近側(cè)開口 31中并且插入到柱塞320的空腔321 (圖3B)中的柱塞推桿420的末端部分421，它初始安裝在近側(cè)開口 31內(nèi)。圖4A進一步例示了推桿420，它包括由凹槽432形成并且位于推桿420的末端部分421的近端的接合部分。根據(jù)所例示的實施例，注射器301的第一直徑允許刮擦側(cè)壁330的可膨脹-可縮小的部分33處于松弛的或膨脹的狀態(tài)，從而，柱塞推桿420的末端部分421在初始組裝后可以自由地插入到空腔321 中，而不需可操作地接合所述配合部分，例如，在凹槽432內(nèi)的柱塞320的突舌332。圖4B 例示了柱塞推桿420的插入的末端部分421，根據(jù)箭頭I，已經(jīng)在注射器301內(nèi)向遠側(cè)推進， 直到柱塞320的刮擦側(cè)壁330容納在第二長度L2內(nèi)。在第二長度L2的較小內(nèi)徑內(nèi)，刮擦側(cè)壁330的可膨脹-可縮小的部分33縮小，這樣使得柱塞320的突舌332現(xiàn)在可操作地接合在柱塞推桿420的凹槽432內(nèi)。圖4A至圖4B進一步例示了柱塞推桿420的末端部分421，其具有充分支持刮擦側(cè)壁330的大小與形狀，用于在末端部分421完全插入柱塞320的空腔321時與注射器301的內(nèi)表面311密封接合。然而，末端部分421的大小和形狀允許在柱塞320的端壁340與完全插入的末端部分421的遠側(cè)末端440之間存在空隙G。根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例，柱塞320的端壁340是可變形的，這樣使得在柱塞推桿420的壓縮行程期間，在給定的閾值壓力下，例如根據(jù)圖4B的箭頭P所指向的，端壁340變形進入空隙G，例如根據(jù)圖4B的虛線。 端壁340的這種變形迫使密封唇337徑向向外并且與注射器301的內(nèi)表面311更緊密地密封接合。在柱塞推桿420的吸入行程期間，以及其中壓力比所述閾值壓力更低的那些壓縮行程期間，刮擦側(cè)壁330的密封脊335可以保持與內(nèi)表面311的足夠密封接合，以防止流體經(jīng)柱塞320泄漏，而不依賴于密封唇337。雖然例示了密封脊335的特定數(shù)量和形式，本發(fā)明的實施例并不是限制性的，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的任何形式和/或數(shù)量的適合的密封脊可以用于柱塞320。根據(jù)示例性的實施例，用于端壁340變形的閾值壓力在壓縮行程期間可以在從大約50psi到大約200psi的范圍內(nèi)。然而應(yīng)注意的是，端壁340的一些變形在甚至更低的壓力下開始，持續(xù)升高達到更高的壓力以隨著壓力增加提供更緊密的密封。例如，在測試期間發(fā)現(xiàn)，例如類似于柱塞320的柱塞的密封唇在未被注射器約束時徑向向外偏斜高達 0. 025英寸；在高壓中應(yīng)用的增壓單元的柱塞推桿420的壓縮行程期間，這種偏斜會提供強有力的密封。在如以前所說明的從注射器301排出造影劑的柱塞推桿420的那些壓縮行程期間，在某些類型的注射程序過程，例如血管造影術(shù)成像過程，壓力可以達到或超過大約 1200psi。應(yīng)注意的是，由空隙G允許的密封唇337的徑向膨脹連同端壁340可變形的性質(zhì)還可以補償刮擦側(cè)壁330的壓縮變形，如果柱塞320在注射器301內(nèi)“停放”一段時間以后， 可以發(fā)生刮擦側(cè)壁330的壓縮變形。密封唇337的徑向膨脹還可以補償尺寸變異性，這在制造相對大體積的柱塞和/或注射器部件中可以遇到和/或可以由于特別是這些柱塞部件的老化和/或Y滅菌所引起的。例如，如圖3B和4A所示，在注射器的第一長度Ll內(nèi)，柱塞320的初始位置可以防止柱塞320在使用之前的組件350 (圖3A)保持存儲的時間期間內(nèi)發(fā)生壓縮變形。一旦組件 350組裝到例如系統(tǒng)100的單元130的注射系統(tǒng)的流體增壓單元中，例如在圖4B中所例示的，在柱塞320與柱塞推桿420之間的可操作的接合使推桿420能夠在注射器301的第二長度L2內(nèi)移動柱塞320經(jīng)過多個往復移動壓縮和吸入行程，同時柱塞320的刮擦側(cè)壁330 保持與注射器的內(nèi)表面311密封接合。為了使柱塞推桿420與組件350相分離，例如在若干次注射之后，可以將推桿420 的末端部分421縮回進入注射器301的第一長度Ll中，如圖4A所示，在此柱塞320的可膨脹_可縮小的部分33可以膨脹，這樣使得柱塞320可以容易地從推桿420分離。柱塞320 從推桿420的分離可以是所希望的，以便安裝包括裝配在注射器中的新柱塞的新組件和/ 或確保柱塞320沒有被再使用。根據(jù)一些實施例，柱塞推桿420的接合部分可以成形為進一步促進柱塞320的配合部分自其脫離，例如在經(jīng)過以上所述的操作過程而使柱塞320可能已經(jīng)在注射器301的第二長度L2內(nèi)變形的情況下，這樣使得當推桿420的末端部分421移動進入注射器的第一長度Ll時刮擦側(cè)壁330的可膨脹-可縮小的部分33不會容易地膨脹。參照圖5，圖5是柱塞推桿420—部分的放大的詳細視圖，推桿420的接合部分或凹槽432的包括斜切的邊緣、 或遠側(cè)倒角肩部503，在柱塞推桿420縮回到第一長度Ll中時，它可以起強迫柱塞320的配合部分或突舌332徑向向外并且與凹槽432脫離的作用。圖5例示了肩部503，肩部503 從凹槽432的基部502以相對于柱塞推桿420的縱軸成銳角β地向遠側(cè)延伸，例如是在大約30°與大約75°之間，優(yōu)選為大約30°?？商娲鼗蚋郊拥兀梢酝ㄟ^移動推桿420在注射器301內(nèi)產(chǎn)生抽吸力，并且因此柱塞320朝向近側(cè)開口 31以促進柱塞320從推桿420脫離。所述抽吸力可以引起所述脫離的柱塞320在注射器301內(nèi)拉向例如朝向第一和第二遠側(cè)端口 300、302。這個動作將會使組件350失效并且防止其再使用，因為當柱塞320在注射器301的第二長度L2內(nèi)時，可膨脹-可縮小的部分33的突舌332將不允許推桿420與柱塞320再接合。此外，所述脫離的柱塞320保留在注射器301內(nèi)可以提供其與注射器301的內(nèi)表面311的密封接合，防止保持在注射器301內(nèi)的任何流體例如在組件350正在從增壓單元被移除時從近側(cè)開口 31漏出。應(yīng)注意的是，在柱塞320的端壁340與柱塞推桿420的遠側(cè)末端440之間的空隙G (圖 4A至圖4B)可以進一步促進柱塞320從推桿420的分離，特別是與上述的抽吸力結(jié)合?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向示意圖6A至圖6C，將會說明一些方法，這些方法采用了用于使組件350 失效并且使其從增壓單元移除的上述抽吸力。所述移除典型地是在一天的系統(tǒng)操作結(jié)束時進行的，但可以更頻繁地進行。圖6A至圖6C示意地例示了與入口管線308管線內(nèi)聯(lián)接的閥68，以及與出口管線304管線內(nèi)聯(lián)接的閥64 ；應(yīng)當理解的是，典型地在所述天的系統(tǒng)操作結(jié)束后就關(guān)閉兩個閥68、64 (例如夾管閥)。根據(jù)優(yōu)選的實施例，為了執(zhí)行下述的任何方法， 可以將各注射系統(tǒng)100、200的上述控制器預先編程，以致動柱塞推桿420和閥64、68 二者。圖6A例示了一種方法，其中兩個閥68、64都被關(guān)閉，以使流體輸入和輸出管線 308、304的下游流動路徑與注射器301隔離，這樣使得當柱塞推桿420根據(jù)箭頭cl，例如以在大約5mm/秒與大約8mm/秒之間的速度向近側(cè)移動柱塞320時，在注射器301內(nèi)產(chǎn)生真空。注射器301內(nèi)的真空產(chǎn)生例如在大約5psi與大約20psi之間的抽吸力以將柱塞320 根據(jù)箭頭c2拉向遠側(cè)并且與推桿420脫離。根據(jù)所例示的實施例，當柱塞320移動注射器301的第一長度Ll中時發(fā)生所述脫離，通過增大注射器的內(nèi)徑而促進所述脫離，但根據(jù)可替代的實施例，這不是必要的。例如，注射器301內(nèi)的真空所產(chǎn)生的抽吸力可以足以單獨使柱塞320從推桿420脫離，而在這種情況下注射器301可能不包括長度Li，其中如前所述，所述內(nèi)徑增大以允許柱塞320膨脹；或柱塞320可能不在長度Ll中膨脹，這是因為柱塞320已經(jīng)在所述天的系統(tǒng)操作過程變形或者由于柱塞320不包括可膨脹-可縮小的部分 33?？商娲?，推桿420的接合部分可以構(gòu)造成如在圖5中所例示的那樣，以進一步促進柱塞320經(jīng)由所述抽吸力而從推桿420脫離。根據(jù)一些優(yōu)選的方法，例如，如圖6B所示，在注射器301和柱塞320 —起從推桿420分離之前，允許脫離的柱塞320朝向注射器301的遠側(cè)端口 300、302退回以從所述增壓單元移除組件350。進一步參照圖6B，所述抽吸力可能單獨地足以將所述脫離的柱塞320吸引向遠側(cè)端口 300、302，以便將柱塞320固定在注射器301內(nèi)，例如以處理組件350，并且使柱塞320 楔入到與注射器的密封接合，由此防止在組件350從所述增壓單元移除時流體從近側(cè)開口 31漏出。然而，參照圖6C，根據(jù)可替代的方法，一旦所述脫離的柱塞320被所述抽吸力拉入注射器的第二長度L2中，則推桿420在注射器內(nèi)根據(jù)箭頭D向遠側(cè)移動，以在所述注射器內(nèi)進一步向遠側(cè)輕推(nudge)柱塞320，在從推桿420分離組件350之前沒有與其再接合。 根據(jù)一些方法，在柱塞320從柱塞推桿420脫離以后，在打開閥68、64并且將組件350從所述系統(tǒng)移除之前，使推桿420完全從注射器301退出。在上述詳細說明中，已經(jīng)參照具體的實施例說明了本發(fā)明。然而應(yīng)當理解的是，在不脫離如在所附權(quán)利要求書中提出的本發(fā)明的范圍下可以做出不同的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于注射系統(tǒng)的流體增壓單元的組裝方法，所述方法包括將柱塞安裝在注射器的近側(cè)開口內(nèi)，使得所述柱塞的刮擦側(cè)壁的近端容納在所述注射器的第一長度內(nèi)，其中，所述注射器的內(nèi)表面沿所述第一長度限定所述注射器的第一內(nèi)徑， 所述第一長度從所述注射器的開口向所述注射器的第二長度延伸，并且所述內(nèi)表面沿所述第二長度限定所述注射器的第二內(nèi)徑，所述第二內(nèi)徑小于所述第一內(nèi)徑；將所述注射系統(tǒng)的柱塞推桿的末端部分經(jīng)由所述安裝的柱塞的開口插入，并且進入到所述安裝的柱塞的空腔中，直到所述推桿的接合部分進入具有所述柱塞的配合部分的鄰近處，然而沒有與所述配合部分可操作地接合，所述柱塞的開口與空腔由所述刮擦側(cè)壁限定， 所述開口位于所述刮擦側(cè)壁的近端，所述柱塞的接合部分形成于所述刮擦側(cè)壁中，與所述柱塞的開口緊鄰，并且所述接合部分凸出進入所述空腔中；以及將所述柱塞推桿的插入的末端部分在所述注射器內(nèi)推進，以使所述柱塞移動進入所述注射器的第二長度中，直到所述刮擦側(cè)壁的近端容納在所述第二長度內(nèi)，從而使所述推桿的接合部分與所述柱塞的配合部分可操作地接合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括將所述注射器以及所述安裝的柱塞裝填進入所述注射系統(tǒng)的套筒，使得在插入所述柱塞推桿的末端部分之前， 所述安裝的柱塞的開口與所述柱塞推桿的末端部分大致徑向?qū)R。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括在推進之后，縮回在所述注射器內(nèi)的所述柱塞推桿的插入的末端部分，以使所述柱塞朝向所述注射器的開口移回，直到所述刮擦側(cè)壁的近端容納在所述注射器的所述第一長度內(nèi)，使得所述推桿的接合部分從所述柱塞的配合部分脫離；從所述縮回的所述柱塞的末端部分將所述注射器和所述柱塞一起分離；并且將所述柱塞推桿的末端部分經(jīng)由另一柱塞的開口插入并且進入所述另一柱塞的空腔中，所述另一柱塞被安裝在另一注射器的開口之內(nèi)，這樣使得所述另一柱塞的刮擦側(cè)壁的近端容納在所述另一注射器的第一長度內(nèi)。
4.一種用于注射系統(tǒng)的流體增壓單元，所述單元包括注射器，所述注射器包括近側(cè)開口、內(nèi)表面、第一長度以及第二長度，其中，在所述第一長度上的所述內(nèi)表面限定所述注射器的第一內(nèi)徑；所述第二長度上的所述內(nèi)表面限定所述注射器的第二內(nèi)徑；所述第一長度從所述近側(cè)開口朝向所述第二長度延伸并且所述第一內(nèi)徑大于所述第二內(nèi)徑；柱塞推桿，它包括末端部分和接合部分；以及安裝在所述注射器的內(nèi)表面內(nèi)的柱塞，所述柱塞包括近端、遠端、用于和所述柱塞推桿的接合部分接合的配合部分以及刮擦側(cè)壁，所述刮擦側(cè)壁在所述近端與遠端之間延伸并且限定所述柱塞的空腔，所述刮擦側(cè)壁包括在所述柱塞近端的鄰近處延伸的徑向可膨脹-可縮小的部分，以及形成在所述刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分中并且凸出進入所述空腔的所述配合部分；其中，當所述柱塞的刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分定位于所述注射器的第一長度內(nèi)時，所述柱塞的刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分膨脹，這樣，當所述柱塞推桿的末端部分插入到所述柱塞的空腔中時，使得所述柱塞推桿的接合部分與所述柱塞的配合部分對齊，所述柱塞的配合部分不與所述柱塞推桿的接合部分可操作地接合；并且當所述柱塞的刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分位于所述注射器的第二長度內(nèi)且已經(jīng)通過所插入的柱塞推桿而從所述注射器的第一長度內(nèi)移動時，所述可膨脹-可縮小的部分縮小，這樣使得所述柱塞的配合部分與所述柱塞推桿的接合部分可操作地接合。
5.如權(quán)利要求4所述的單元，其特征在于，所述柱塞推桿的接合部分包括在所述推桿的末端部分的近端形成的凹槽；以及所述柱塞的配合部分包括至少一個位于緊鄰所述空腔的開口的突舌。
6.如權(quán)利要求5所述的單元，其特征在于，所述柱塞推桿的凹槽包括基部和肩部，所述肩部從所述基部以相對于所述推桿的縱軸成銳角地向遠側(cè)延伸。
7.如權(quán)利要求4所述的單元，其特征在于，所述單元進一步包括與所述柱塞推桿聯(lián)接的電動機組件。
8.如權(quán)利要求4所述的單元，其特征在于，整個所述刮擦側(cè)壁是由熱塑性材料形成的。
9.如權(quán)利要求8所述的單元，其特征在于，所述熱塑性材料選自包括聚丙烯和聚乙烯的組。
10.如權(quán)利要求4所述的單元，其特征在于，所述柱塞是單個的注射模制元件，當所述柱塞推桿的末端部分插入所述柱塞的空腔內(nèi)時，所述柱塞與柱塞推桿的末端部分直接連接。
11.如權(quán)利要求4所述的單元，其特征在于，所述柱塞的刮擦側(cè)壁的徑向可膨脹-可縮小的部分包括在所述刮擦側(cè)壁的內(nèi)表面中形成并且繞所述柱塞的空腔的圓周互相間隔開的多個縱向延伸肋，所述多個肋中每一個從所述柱塞的近端朝向所述柱塞的遠端延伸。
12.如權(quán)利要求11所述的單元，其特征在于，所述柱塞的配合部分包括在至少一些所述多個肋的每一個上形成的突舌，每個突舌位于所述柱塞的近端的鄰近處。
13.一種用于注射系統(tǒng)的流體增壓單元的一次性組件，所述組件包括注射器，所述注射器包括近側(cè)開口、內(nèi)表面、第一長度以及第二長度，其中，在所述第一長度上的內(nèi)表面限定所述注射器的第一內(nèi)徑，在所述第二長度上的內(nèi)表面限定所述注射器的第二內(nèi)徑；所述第一長度從所述近側(cè)開口朝向所述第二長度延伸；以及柱塞，所述柱塞包括近端、遠端、刮擦側(cè)壁和配合部分，所述刮擦側(cè)壁在所述近端與遠端之間延伸并且限定所述柱塞的空腔，所述刮擦側(cè)壁包括徑向可膨脹-可縮小的部分，所述徑向可膨脹-縮小的部分圍繞通向所述柱塞的近端的空腔的開口，并且所述配合部分形成在所述刮擦側(cè)壁的可膨脹-可縮小的部分中并且凸出進入所述空腔中，當將所述柱塞推桿插入所述空腔中并且所述側(cè)壁的可膨脹-可縮小的部分縮小時，所述配合部分與所述流體增壓單元的柱塞推桿接合；其中，將所述柱塞安裝在所述注射器的所述開口內(nèi)的第一位置，這樣使得所述柱塞的刮擦側(cè)壁的可膨脹-可縮小的部分位于所述注射器的第一長度內(nèi)，并且所述刮擦側(cè)壁的可膨脹-可縮小的部分膨脹；并且所述第二內(nèi)徑小于所述第一內(nèi)徑，這樣使得當所述柱塞由所述插入的柱塞推桿從所述第一位置移動到第二位置時，所述可膨脹-可縮小的部分縮小并且所述配合部分與所述插入的柱塞推桿可操作地接合，其中在所述第二位置處，所述刮擦側(cè)壁的可膨脹-可縮小的部分位于所述注射器的第二長度內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的組件，其特征在于， 整個所述刮擦側(cè)壁是由熱塑性材料形成的。
15.如權(quán)利要求14所述的組件，其特征在于， 所述熱塑性材料選自包括聚丙烯和聚乙烯的組。
16.如權(quán)利要求13所述的組件，其特征在于，所述柱塞的刮擦側(cè)壁的徑向可膨脹-可縮小的部分包括在所述刮擦側(cè)壁的內(nèi)表面中形成的并且繞所述柱塞的空腔的圓周互相間隔開的多個縱向延伸肋，所述多個肋中的每一個從所述柱塞的近端朝向所述柱塞的遠端延伸。
17.如權(quán)利要求16所述的組件，其特征在于，所述柱塞的配合部分包括在至少一些所述多個肋中的每一個上形成的突舌，每個突舌位于所述柱塞的近端的鄰近處。
18.如權(quán)利要求13所述的組件，其特征在于，所述柱塞進一步包括可變形的遠端壁，其中，所述刮擦側(cè)壁自所述可變形的遠端壁延伸，并且在鄰近所述可變形的遠端壁的所述刮擦側(cè)壁中形成外部密封唇。
19.如權(quán)利要求18所述的組件，其特征在于，所述柱塞的刮擦側(cè)壁和所述可變形的遠端壁是由熱塑性材料整體成形的。
20.如權(quán)利要求13所述的組件，其特征在于，所述注射器進一步包括一對遠側(cè)端口 ；并且進一步包括與所述對的第一端口聯(lián)接的第一管線，以及與所述對的第二端口聯(lián)接的第二管線，所述對端口中的每一個設(shè)置成用于在所述相應(yīng)的管線與所述注射器的所述內(nèi)表面之間的流體連通。
21.一種用于注射系統(tǒng)的流體增壓單元的柱塞，所述柱塞包括在所述柱塞的遠端與近端之間延伸的刮擦側(cè)壁，所述刮擦側(cè)壁包括內(nèi)表面； 由所述刮擦側(cè)壁的內(nèi)表面限定的空腔，并且所述空腔具有位于所述柱塞的近端的開Π ；多個縱向延伸肋，其形成在所述刮擦側(cè)壁的內(nèi)表面中并且繞所述空腔的圓周互相間隔開，所述多個肋中的每一個從所述柱塞的近端朝向所述柱塞的遠端延伸；以及在至少一些所述多個肋的每一個上形成的突舌，每個突舌位于所述柱塞的近端的鄰近處并且凸出進入所述空腔。
22.如權(quán)利要求21所述的柱塞，其特征在于， 整個所述刮擦側(cè)壁是由熱塑性材料形成的。
23.如權(quán)利要求22所述的柱塞，其特征在于， 所述熱塑性材料選自包括聚丙烯和聚乙烯的組。
24.如權(quán)利要求21所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞進一步包括可變形的遠端壁，所述刮擦側(cè)壁自其延伸；并且其中，所述刮擦側(cè)壁進一步包括位于所述遠端壁鄰近處的外部密封唇。
25.如權(quán)利要求M所述的柱塞，其特征在于，所述可變形的遠端壁和所述刮擦側(cè)壁是由熱塑性材料整體成形的。
26.如權(quán)利要求25所述的柱塞，其特征在于， 所述熱塑性材料選自包括聚丙烯和聚乙烯的組。
27.一種用于注射系統(tǒng)的流體增壓單元，所述單元包括 注射器，所述注射器包括近側(cè)開口和內(nèi)表面；包括末端部分的柱塞推桿，所述末端部分包括遠側(cè)末端；以及在所述注射器內(nèi)安裝的柱塞，所述柱塞包括刮擦側(cè)壁、可變形的遠端壁以及空腔； 所述柱塞的刮擦側(cè)壁包括用于可逆密封所述注射器的內(nèi)表面的外部密封唇；以及所述柱塞的空腔，所述空腔由所述刮擦側(cè)壁和所述可變形的遠端壁限定并且具有與所述遠端壁相對的開口；其中，所述柱塞推桿的末端部分的尺寸和形狀確定成使得當所述末端部分全部插入所述空腔內(nèi)時，在所述末端部分的所述遠側(cè)末端與所述柱塞的可變形的遠端壁之間存在空隙；并且所述柱塞的刮擦側(cè)壁的所述外部密封唇位于所述柱塞的可變形的遠端壁的鄰近處，這樣使得當所述柱塞推桿的末端部分全部插入所述柱塞的空腔內(nèi)時，所述注射器內(nèi)的壓力高于給定的閾值壓力并且使所述端壁變形進入所述空隙，由此迫使所述外部密封唇徑向向外并且與所述注射器的內(nèi)表面更緊密地密封接合。
28.如權(quán)利要求27所述的單元，其特征在于， 所述柱塞推桿進一步包括接合部分；并且所述柱塞進一步包括配合部分，用于和所述柱塞推桿的接合部分接合。
29.如權(quán)利要求觀所述的單元，其特征在于，所述柱塞推桿的接合部分包括在所述推桿的末端部分的近端形成的凹槽；并且所述柱塞的配合部分包括至少一個突舌，所述突舌形成在所述刮擦側(cè)壁內(nèi)并且凸出進入所述空腔，所述至少一個突舌定位在緊鄰所述空腔的開口。
30.如權(quán)利要求四所述的單元，其特征在于，所述柱塞推桿的所述凹槽包括基部和肩部，所述肩部從所述基部以相對于所述推桿的縱軸成銳角地向遠側(cè)延伸。
31.如權(quán)利要求27所述的單元，其特征在于，所述注射器包括第一長度以及第二長度，其中，在所述第一長度上的所述注射器的內(nèi)表面限定所述注射器的第一內(nèi)徑，在所述第二長度上的所述內(nèi)表面限定所述注射器的第二內(nèi)徑；所述第一長度從所述近側(cè)開口朝向所述第二長度延伸并且所述第一內(nèi)徑大于所述第二內(nèi)徑；所述柱塞推桿進一步包括接合部分；所述柱塞的刮擦側(cè)壁包括圍繞所述空腔的開口的徑向可膨脹-可縮小的部分； 所述柱塞進一步包括用于和所述柱塞推桿的接合部分接合的配合部分，所述配合部分形成在所述刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分中并且凸出進入所述空腔；當所述刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分定位于所述注射器的第一長度內(nèi)時，所述刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分膨脹，這樣，當所述柱塞推桿的末端部分插入所述柱塞的空腔中時，使得所述柱塞推桿的接合部分與所述柱塞的配合部分對齊，所述柱塞的配合部分不與所述插入的柱塞推桿的接合部分可操作地接合；并且當所述刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分位于所述注射器的第二長度內(nèi)且已經(jīng)通過所插入的柱塞推桿而從所述第一長度內(nèi)移動時，所述刮擦側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分縮小，這樣使得所述柱塞的配合部分與所述插入的柱塞推桿的接合部分可操作地接
32.如權(quán)利要求27所述的單元，其特征在于，所述柱塞的刮擦側(cè)壁進一步包括至少一個外部密封脊，所述至少一個外部密封脊位于所述外部密封唇與所述柱塞的空腔的開口之間，所述外部密封脊構(gòu)造成與所述注射器的內(nèi)表面的至少一部分持續(xù)密封接合。
33.如權(quán)利要求27所述的單元，其特征在于，所述單元進一步包括與所述柱塞推桿聯(lián)接的電動機組件。
34.如權(quán)利要求27所述的單元，其特征在于，所述柱塞的刮擦側(cè)壁和所述可變形的遠端壁是由熱塑性材料整體成形的。
35.如權(quán)利要求34所述的單元，其特征在于， 所述熱塑性材料選自包括聚丙烯和聚乙烯的組。
36.如權(quán)利要求27所述的單元，其特征在于，所述柱塞是單個的注射成型元件，當所述柱塞推桿的末端部分插入所述柱塞的空腔內(nèi)時，所述柱塞與所述柱塞推桿的末端部分直接面接。
全文摘要
一種注射系統(tǒng)包括注射器和柱塞。所述柱塞的刮擦側(cè)壁限定空腔，所述系統(tǒng)的柱塞推桿插入所述空腔，使所述柱塞在所述注射器內(nèi)移動以用于流體注射。所述柱塞包括用于接合所述推桿的特征，并且所述側(cè)壁優(yōu)選地包括在其中形成的所述特征的可膨脹-可縮小的部分。當所述柱塞初始安裝在所述注射器的第一長度內(nèi)時，所述側(cè)壁的可膨脹-可縮小的部分膨脹并且所述柱塞的所述特征不與所述插入的推桿可操作地接合。當所述推桿移動所述柱塞進入所述注射器的第二長度時，所述側(cè)壁的所述可膨脹-可縮小的部分縮小并且所述特征可操作地接合所述推桿。所述柱塞的可任選的可變形的端壁可以與所述插入的推桿的遠側(cè)末端間隔開。
文檔編號A61M5/315GK102264414SQ200980151508
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者D·J·哈伊切克, M·G·希伯, S·D·尼斯特羅姆 申請人:阿西斯特醫(yī)療系統(tǒng)有限公司