專利名稱：氣壓藥物輸送裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療裝置，特別是一種用于自我注射藥物的藥物輸送裝置。
背景技術(shù)：
在很多情況下，患者在遠離醫(yī)務室或?qū)I(yè)醫(yī)療機構(gòu)時，需要或者在醫(yī)學上有必要自我給藥。這類藥物可能是液體或可復水為液體的形式，通過皮下或肌內(nèi)注射給藥。現(xiàn)已開發(fā)了多種醫(yī)療裝置可以讓患者在不需專業(yè)醫(yī)務人員的輔助下進行自我注射。
美國專利號5，616，132示出了一種注射裝置的實施例。該專利示出了一種便攜式藥物注射裝置，裝置中的針頭在壓縮氣體釋放進外殼中時可以移動。使用者向下按注射裝置釋放氣體，氣體向下推動攜帶著針頭的隔板。氣壓也推動活塞向下迫使藥物通過針頭。氣體逸出之后，隔板返回正常位置，撤回針頭。
許多藥物輸送裝置都利用儲存的能量使針頭插入患者體內(nèi)并輸送藥物。這樣的能量可以多種形式儲存，如材料彈性、壓縮彈簧、磁鐵、電池、壓縮氣體或化學反應?？墒褂眠@些組件的組合，再加上其他機械組件，如棘輪、杠桿和鉸鏈。這些不同的活動件和能源對患者來說，可能用起來過于復雜。因此，仍需要一種使用簡便的藥物輸送裝置，其可以讓患者無需專業(yè)醫(yī)務人員輔助安全插入針頭，輸送所需劑量的藥物，并在注射后拔出針頭。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及醫(yī)療裝置，特別是一種用于自我注射藥物或醫(yī)護人員給藥的藥物輸送裝置。在一個實施方式中，藥物輸送裝置利用氣壓源伸出針頭，通過針頭輸送所需的藥量， 并收回針頭進行處理。流體流動通道從氣壓源出發(fā)，把氣壓引至針頭以及藥物，從而完成這些步驟。在另一個實施方式中，設置有閥門來開啟和關閉流向針頭的壓縮氣體和藥物的流動，這樣當使用者準備注射時，操作閥門就可以伸出針頭并通過針頭輸送藥物，也可以在給藥完畢后操作閥門縮回針頭。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的藥物輸送裝置的俯視圖。
圖2是圖1中裝置去掉外殼的正視圖。
圖3是圖1中裝置的后視圖，以及圖2中的橫截面3-3。
圖4A根據(jù)本發(fā)明的實施方式的活塞和針組件的分解透視圖。
圖4B是圖4A中活塞和針組件處于縮回位置的剖視圖。
圖4C是圖4A中活塞和針組件處于伸出位置的剖視圖。
圖5是按本發(fā)明實施方式的閥門的分解圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的藥物輸送裝置的俯視圖，圖中移去了外殼，示出了閥門截面。為清楚起見，處于縮回的位置。
圖7是圖6中的藥物輸送裝置處于伸出位置的俯視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的藥物輸送裝置的透視圖。
具體實施方式
本發(fā)明涉及醫(yī)療裝置，特別是一種用于自我注射藥物或醫(yī)護人員給藥的藥物輸送裝置。在一個實施方式中，藥物輸送裝置利用氣壓源伸出針頭，通過針頭輸送所需的藥量， 并縮回針頭進行處理。流體流動通道從氣壓源出發(fā)，把氣壓引至針頭以及藥物，從而完成這些步驟。在一個實施方式中，設置有閥門來開啟和關閉流向針頭的壓縮氣體和藥物的流動， 這樣當使用者準備注射時，操作閥門就可以伸出針頭并通過針頭輸送藥物，也可以在給藥完畢后操作閥門縮回針頭。
圖1示出了藥物輸送裝置10的實施方式。該裝置包括外殼12，可滑動的安裝在基座14上。裝置中各種可動部分安裝在基座上，并被包在外殼下。在所示的實施方式中，外殼12包括三個開口 16a、16b、16c。前兩個開口 16a、16b用作操作閥門18的窗口，將會在后面詳細描述。第三個開口 16c允許激活按鈕20穿過外殼12并向上延伸方便患者使用。
圖2示出了移去外殼12的裝置10。藥物輸送裝置的主要組件安裝在基座14上， 該裝置包括閥門18、藥物容器24、活塞組件26和動力室，例如耐壓殼28。藥物容器24中裝有液態(tài)藥物，例如液體藥物或固體藥物的溶液或懸浮液?；钊M件26包括活塞30，可以在活塞殼體32上下滑動?；钊?0連接在針頭34上(如圖3所示)?；钊?0上下運動以伸出和縮回 針頭。耐壓殼28包括氣壓源(后面會進一步詳細描述)，氣壓從裝置10中流過，伸動針頭并輸送藥物。閥門18控制氣壓和藥物到活塞組件26的流動。
裝置10有數(shù)條流動通道供流體通過裝置，包括氣壓流和藥物流。這里會介紹這些流動通道，并在下文進行詳細描述。第一壓力流動通道40從耐壓殼28延伸到藥物容器24， 以對液態(tài)藥物施加壓力使其流向針頭。藥物通道44從藥物容器24經(jīng)閥門18延伸到針頭 34，從而藥物經(jīng)過針頭注入使用者的皮膚內(nèi)。第二壓力流動通道150 (參見圖6)從耐壓殼 28延伸到活塞30向下的表面。來自該通道的氣壓把活塞30推動到縮回的位置，讓針頭縮回到裝置10中。第三壓力流動通道152 (參見圖7)從耐壓殼28延伸到活塞30向上的表面。來自該通道的氣壓把活塞推動到伸出的位置，讓針頭伸出裝置10以插入使用者的皮膚內(nèi)。移動閥門18在開啟第二流動通道并關閉第三流動通道(升起活塞)和開啟第三流動通道并關閉第二流動通道(降下活塞)間切換。當?shù)诙虻谌鲃油ǖ狸P閉時，開啟相應的氣道，從而讓活塞對側(cè)通氣。這就讓活塞可以在使用者操縱閥門的時候在氣壓推動下上下運動。
基于上述簡介，現(xiàn)在描述裝置10的具體組件。如圖2所示，耐壓殼包括出口 38， 通過出口 38氣壓可以從耐壓殼中流向裝置的各個組件。藥物容器24包括接受該氣壓的入口 36。第一壓力流動通道40連接耐壓殼28的出口 38和藥物容器24的入口 36。流動通道40連通耐壓殼28和藥物容器24，意味著在耐壓殼28和藥物容器24之間有可供流體流通的通道。在所示的實施方式中，第一壓力流動通道40包括管或?qū)Ч?2，其一端連接著耐壓殼28的出口 38，另一端連著藥物容器24的入口 36。當使用者按下激活按鈕20并在耐壓殼24中產(chǎn)生氣壓(下文中將進一步詳細描述)時，氣壓通過導管42流過第一壓力流動通道40，經(jīng)過入口 36進入藥物容器24，在藥物容器24內(nèi)，氣體對液態(tài)藥物施加壓力，使其流向針頭34。
第一壓力流動通道40內(nèi)的氣壓推動藥物容器24中的藥物，使其從藥物容器24中流出，通過出口 46經(jīng)過藥物流動通道44進入針頭34(參見圖3)。藥物流動通道44通過閥門18連通藥物容器24和針頭34。藥物流動通道44經(jīng)過閥門18的第一側(cè)進入入口 48a， 并從閥門18另一側(cè)的出口 48b流出。閥門自身可以移動以允許或阻止藥物流經(jīng)在入口 48a 和出口 48b之間的閥門。流動通道44包括管或?qū)Ч?，分為第一管部?0a，從藥物出口 46 延伸到閥門入口 48a，和第二管部分50b從閥門出口 48b延伸到針頭34。
現(xiàn)在參見圖3，藥物容器24包括蓋子52，通過緊固件如螺絲54連接在基座14上。 蓋子52和基座14各自包括相匹配的凹槽56a、56b，當蓋子52蓋上時，兩個凹槽彼此相對， 形成空腔58，液態(tài)藥物就儲存在空腔58中。藥物可以直接儲存在空腔58中，也可以放在空腔58內(nèi)的密封袋中。兩種情況下，藥物容器24可包括彎曲放置在空腔58內(nèi)的柔性薄膜 60，并與凹槽56a的形狀相吻合。當來自耐壓殼28的氣壓流經(jīng)第一壓力流動通道40，到達藥物容器24時，氣壓推動薄膜60，使其向下彎曲并推動空腔58中的藥物。藥物流出空腔58 時，薄膜60保持向下彎曲，直到薄膜60在空腔58底端沿著凹槽56b成為其鏡像形狀，如圖 3中虛線所示。在該位置，薄膜60與凹槽56b吻合，這樣容器24中就不會留下剩余的藥物 (或只留下極少的量)。薄膜60可以用柔性的多層聚合物薄膜制成。
當藥物流出空腔58時，通過出口流動通道62抵達出口 46。出口流動通道62由容器基座14的凸起部分中的通道構(gòu)成，連接凹槽56b與出口 46。從這里藥物沿著藥物流動通道44 (如圖2所示)，通過管部分50a，經(jīng)過閥門18，并通過管部分50b進入針頭34，如上所述。
仍如圖3所示,藥物容器24還包括裝藥口或隔板64,通過裝藥口或隔板64,液態(tài)藥物可以通過針頭注入空腔58中?？涨?8可以預先裝好藥物，或者藥物可以通過裝藥口 64注入。裝藥口 64也可以用于向空腔58中注入稀釋液，以將空腔58中存放的固態(tài)藥物制成溶液或懸濁液。裝藥口 64由基座14的凸起部分形成，且與凹槽56b以及空腔58連通。
回到耐壓殼28，如圖3所示，耐壓殼28包括用蓋子66密封的反應室64。激活按鈕20從蓋子66向上延伸。 反應室64包括氣壓源68。在所示實施方式中，氣壓源68包括兩個化學組分70、72，兩者發(fā)生反應時會產(chǎn)生副產(chǎn)物氣體。在一個實施方式中，第一組分70 是碳酸鈣，第二組分72則是檸檬酸。當兩組分互相接觸時，發(fā)生化學反應產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳的生成使得反應室64內(nèi)氣壓增加。
兩種反應物70、72互相隔離，分別儲藏在反應室64內(nèi)，在蓋子66和激活按鈕20 下方。在使用者準備操作裝置之前，反應物保持隔離，沒有氣壓產(chǎn)生。由于沒有氣壓產(chǎn)生或釋放，第一壓力流動通道40 (見圖2)從耐壓殼28到藥物容器24，第二和第三壓力流動通道150、152 (見圖6-7)從耐壓殼28到活塞組件26，都沒有加壓。
為了操作該裝置并釋放氣壓，使用者按下激活按鈕20。激活按鈕20通過易分離連接74與蓋子66連接，當按下激活按鈕20時，連接74被分離，按鈕20向下移動進入反應室 64。按鈕20的底端20a與第一反應物70接觸，破壞密封或讓第一反應物70與第二反應物 72接觸，啟動化學反應并產(chǎn)生氣壓。當反應物是碳酸鈣和檸檬酸時，碳酸鈣可以作為第一反應物70儲存在檸檬酸72上方，這樣激活按鈕20向下推動碳酸鈣70進入裝著檸檬酸72的液體容器中。碳酸鈣70可以是固體片劑或粉末，或固體片劑和粉末的組合物。這些反應物也可以其他方式封裝并儲存在耐壓殼28中。例如，檸檬酸可以儲存在碳酸鈣上方，按鈕20可以刺破密封讓檸檬酸流到碳酸鈣上。
在一個實施方式中，通過反應物70、72產(chǎn)生的氣壓，足以驅(qū)動藥物持續(xù)流動較長時間，從而進行大劑量的皮下注射。利用該裝置輸送到使用者皮下的藥物體積依照情況不同，可以為ImL至300mL。在一個實施方式中，藥物體積大約為10mL。氣壓源輸送瞬間增強的氣壓，注入針頭并使得藥物流過針頭直至給藥完成。在一個實施方式中，氣壓源在激活時輸送的壓強大約為20psi，給藥完成時降低到約12psi。輸送時間范圍為幾秒鐘到10分鐘。在一個實施方式中，氣壓源激活后在5秒內(nèi)可以產(chǎn)生大約24psi的壓強，這樣通過長度 1/2英寸的27G針頭輸送藥物的流速大約為O. 5mL/秒。該裝置可以設計為以O. 5mL/秒到 O. 5mL/分鐘的速度輸送藥物。
反應室64內(nèi)氣壓增強，氣壓經(jīng)過與反應室64流體連通的出口通道76流出到壓力出口 38。從壓力出口 38，氣體經(jīng)過第一壓力流動通道40 (見圖2)和第二或第三壓力流動通道150、152 (見圖6-7)伸出或升起活塞并促使液態(tài)藥物流向針頭(如下文詳細描述)。通道76也連通反應室64與減壓閥78。該減壓閥78是可以讓反應室64中氣體在壓強過高時排出的安全裝置。
如上所述，耐壓殼28中包括氣壓源68，可以由使用者激活使氣體流經(jīng)第一壓力通道40抵達藥物容器并沿著第二和第三壓力通道150、152抵達活塞組件26?；钊M件26如圖4A_4C所不?；钊M件26包括相對于活塞冗!體32運動的活塞30。活塞30包括襯套80， 連接在針頭34上。襯套80與活塞30固定連接，使得針頭34與活塞30 —起運動。襯套80 還包括連接著藥物流動通道44的流體入口 82 (如圖2所示)，允許藥物從藥物流動通道44 中流出，經(jīng)過入口 82進入針頭34。針頭34本身是中空的針，有尖末端和空腔，通過針藥物流動到使用者。針頭的末端可以是斜的截面。
活塞殼體32是圓柱形，包括中空的內(nèi)腔84和內(nèi)表面32a。內(nèi)腔84的底端由裝置 10的基座14封閉，頂端由蓋子86封閉(見圖4B-4C)。蓋子86和活塞殼體32分別包括相匹配的翼部或突出部分88a、88b (分別地)，當蓋子86放置在活塞殼體32上時兩者對齊。螺絲或其他緊固件經(jīng)過翼部88a進入翼部88b，連接蓋子86與活塞殼體32。蓋子86包括中央開口 90，讓活塞30通過，使得活塞30可以上下運動。最后，蓋子86包括ο型環(huán)或其他密封94，當蓋子連接在活塞殼體上時，與活塞殼體32的內(nèi)表面32a接觸，如圖4B-4C所示。 當蓋子86通過翼部88a、88b連接在活塞殼體32上時，ο型環(huán)94可以在內(nèi)腔84的頂部形成氣封。該密封含有氣壓，流入內(nèi)腔84,使活塞30上下移動,如下面將會詳細描述的。
活塞30包括外殼96，桿102和活塞盤104?；钊P104有頂端的向上的表面105 和底端的向下的表面107。外殼96是圓柱形的,形狀和大小都適于通過活塞殼體32。外殼 96包括斷流器98，與翼部88a、88b對齊并嚙合在一起。翼部88a、88b在斷流器98內(nèi)嚙合， 使外殼96可以沿著活塞殼體32垂直移動并防止外殼96沿著活塞殼體32轉(zhuǎn)動。外殼96 還包括單獨的斷流器100，與活塞殼體32基座的入口 91對齊(如下所述)并與蓋子86上的入口 92對齊，這樣外殼96就可以向下移動越過這些入口(見圖2的實施例)。
桿102連接外殼96與活塞盤104。桿102從活塞盤104延伸，通過蓋子86的開口 90，并牢固的固定在外殼96上，比如將桿102粘著到外殼96的下面或者用螺絲等緊固件把桿102固定到外殼96上。外殼96、桿102和活塞盤104 —起運動，相對活塞殼體32上下滑動，桿102在滑動時穿過蓋子86上的開口 90?；钊P104包括ο型環(huán)或其他密封108，可以密封住基座32中內(nèi)腔84的內(nèi)表面32a。ο型環(huán)108在活塞殼體32內(nèi)部氣封來自耐壓殼中的氣壓，如下面會進一步描述的。
活塞30在兩個位置間移動，如圖4Β和4C所示。活塞30的運動由通過兩個分開的入口進入的氣流推動到內(nèi)腔84內(nèi)。第一入口 91位于活塞殼體32的底部，在蓋子86和活塞盤104之下，第二入口位于蓋子86的頂部，并與位于活塞盤104的頂面105穿過蓋子 86進入內(nèi)腔84的通道92a連接。因此下方入口 91通向內(nèi)腔84在活塞盤104的底面107 下的部分，而上方入口 92通向空內(nèi)腔84在活塞盤104上表面105之上的部分。
下方入口 91與第二壓力流動通道150連通，通向內(nèi)腔84在活塞盤104下面的部分，這樣氣壓通過通道流入內(nèi)腔84并推動活塞盤104的底部下表面107，使活塞30上升到回縮的位置，如圖4B所示。上方入口 92與第三壓力流動通道152連通，通向內(nèi)腔84在活塞盤104之上的部分，這樣氣壓經(jīng)通道流入內(nèi)腔84推動活塞盤104頂端的上表面105，推動活塞向下到伸出位置，如圖4C所示。
在圖4B中的回縮位置，針頭34收納在裝置10之內(nèi)，在基座14之上，外殼12之內(nèi)。 活塞盤104上升到蓋子86處。內(nèi)腔84在活塞盤104下面的部分內(nèi)的氣壓使得活塞30保持在回縮位置，氣壓由活塞盤104上的ο型環(huán)108密封起來。
在圖4C中的伸出位置，針頭34穿過基座14上的開口 110伸出，伸出裝置10插入使用者的皮膚內(nèi)。內(nèi)腔84在活塞盤104下面的部分中的氣壓令活塞30保持在伸出位置。 相應地，氣壓被密封在蓋子86和活塞盤104上的ο型環(huán)94和108之間?；钊P104靠近活塞殼體32的底部，但是位于下方入口 91之上。這樣ο型環(huán)密封108仍在入口 91上面， 并可以防止任何氣體通過入口 91泄露。外殼96停留在蓋子86上，阻止活塞30繼續(xù)向下運動。外殼96的高度決定了針頭34移動的距離，并因此決定了針頭插入使用者皮膚的深度。在一個實施方式中，注射插入深度是6-9mm，活塞的高度略大于此深度，使針頭從其在基座14上的回縮位置運動穿過基座14并達到所需的注射深度。關于皮下針頭注射的合適深度的附加信息可以參閱美國專利號6，5 44，238的附圖和說明書。
如圖4B和4C所示，改變下方入口 91和上方入口 92之間的氣壓可以令活塞30上下運動。當對一個入口加壓時，另一個入口排氣，這樣活塞30就可以在內(nèi)腔84中移動。壓力流動通道150、152和排氣通道154、156將在下面結(jié)合圖6_7進一步描述。
通向活塞組件26使活塞30升起和降下的氣壓流由閥門18控制，如圖5所示，閥門18截住了從藥物容器到針頭的藥物流動通道以及從耐壓殼28到活塞組件26的第二和第三壓力流動通道，以控制針頭的插入以及藥物通過針頭的輸送。在所示的實施方式中，閥門18是滑閥，閥瓣112在閥殼體114中往復運動。閥殼體114包括中央通道116，閥瓣112 可以從其中延伸。
閥瓣112和閥殼體114包括開口、密封件和在適當位置開的凹槽，這些凹槽可以允許或阻止氣壓和藥物流向活塞組件26。閥瓣112在閥殼體114內(nèi)兩個位置(開始位置與停止位置)間前后運動，以開啟或關閉通過閥門的不同流動通道。通過在通道116內(nèi)向一個或另一個方向滑動滑瓣，凹槽和滑瓣112上的密封件可以與閥殼體114上的開口對齊，從而開啟或關閉流向活塞組件26的流動通道。
在圖5的實施方式中，閥殼體114的開口包括兩個供藥物流通過的開口，還有供氣壓流通過的三個開口和兩個排氣口。藥物流的兩個開口是入口 48a和出口 48b，如圖2所述。入口 48a和出口 48b通過閥殼體114到達通道116。藥物從藥物容器24中流出經(jīng)過導管50a進入閥殼體上的入口 48a。然后閥瓣112就可以允許或阻止藥物繼續(xù)流入。藥物流動通道44繼續(xù)穿過閥殼體114的另一端的出口 48b，通過導管50b進入針頭34。
閥殼體114還包括三個開口 120、122和124，用來引導從耐壓殼28中流出的氣壓。 這些開口穿過閥殼體114到達通道116。開口與第一和第二壓力流動通道150、152連通。 在閥殼體114的開口 120-124的另一側(cè)，有兩個排氣口 126、128 (見圖2)，通過閥殼體114 抵達通道116。通過閥瓣112的運動，可以讓這些開口 120、122、124和排氣口 126、126交替開啟或關閉。
閥瓣112有相對的兩端，第一端構(gòu)成了開始按鈕130，第二端構(gòu)成了停止按鈕132。 使用者按下閥瓣相對的兩端即可控制閥門18。沿著閥瓣縱向分布著4個互相間隔的ο型環(huán) 134a、134b、134c、134d。在o型環(huán)134d和停止按鈕132之間是較寬的液封140。在ο型環(huán) 134a和134b之間，以及ο型環(huán)134b和134c之間分別是凹陷136和138，形成壓力流動通道。在液封140和ο型環(huán)134d之間具有凹槽142。
截面圖6-7示出的閥瓣112和閥殼體114的這些特點，示出了閥門18的操作以及在閥門18的開始和停止位置，液體和氣體通過閥門的流動情況。圖6顯示閥門18位于停止位置，閥瓣112上 的停止按鈕132與閥殼體114接觸，開始按鈕130伸出閥殼體，準備被按下。在這個停止位置，閥門18阻止流體通過藥物流動通道44流入針頭。閥門18也可以開啟通向活塞30底端的第二壓力流動通道150并關閉通向活塞30頂端的第三壓力流動通道152。除此之外，閥門18會開啟從活塞頂端到排氣口 126的上排氣通道154，并關閉從活塞底部到排氣口 128的下排氣道156。每條流動通道都在下文詳細描述。圖6和7中，為清楚起見省略掉了第一壓力流動通道40 (從耐壓殼28通過管42抵達藥物容器24)(如圖2 所示)。
如圖6，當閥門18處于停止位置時，液封140阻斷了閥殼體114上入口 48a和出口 48b之間的藥物流動通道44。在這個實施方式中，藥物流動通道44的橫截面積要比各壓力流動通道大，以克服管內(nèi)的摩擦并使得液態(tài)藥物順利流入針頭。因此液封140要比ο型環(huán) 134a-d大，以完全密封藥物流動通道44。當閥門18處于停止位置時，在使用者使用裝置之前，液態(tài)藥物可以從藥物容器通過管50a流入入口 48a。然而，當閥門處于所示的停止位置時，液封140阻止藥物進一步流動。藥物不能通過液封140，也不能抵達通向針頭34的導管 50b。因此，閥門18可以防止過早向針頭輸送藥物。
仍如圖6所示,在停止位置，閥門18開啟第二壓力流動通道150。這條流動通道 150使耐壓殼28與活塞組件26連通。具體地說，流動通道150連接著耐壓殼一端的出口 38 和與其相對的活塞殼體32下方入口 91。氣體通過下方入口 91流入內(nèi)腔84在活塞盤104 之下的部分，按壓活塞盤104的下表面105，使活塞盤和活塞上升到回縮位置。流動通道150 包括從耐壓殼28中引出，抵達閥門殼體114的開口 122的第一管144,和從閥殼體114抵達入口 91的第二導管146。流動通道150通過第一管144，穿過閥殼體114上的開口 122， 再通過閥瓣122上的凹陷138，穿過閥殼體114上的開口 120，并通過第二管146進入入口 91。
在停止位置，閥瓣112上的凹陷138與閥殼體114上的兩個開口 120、122對齊，從而開啟第二壓力流動通道150，兩個管144和146都與閥瓣112上的凹陷138連接。ο型環(huán)134b和134c在凹陷138的任一側(cè)，限制氣體從第一管144中進入第二管146中，ο型環(huán) 134b和134c阻止氣體泄漏出閥門18或逃逸進任何其他通道。因此在這個位置，壓力被從耐壓殼28引導至活塞盤104下的入口 91，來升起活塞30。沿著這條壓力流動通道150通過的氣流如圖6中的虛線箭頭所示。
仍如圖6，在停止位置，閥門18也開啟了上方排氣通道154。這條通道154與上方入口 92 (在活塞盤104之上)連通。這條通道154在活塞盤104受到來自第二壓力流動通道150所產(chǎn)生的氣壓的推動向上運動時，使活塞盤104上方的氣體排出。上方排氣通道154 包括第三管148，連接著上方入口 92和閥殼體114的開口 124。從第三管148，排氣通道154 穿過凹陷136進入排氣口 126。排氣口 126向在外殼12下面的周圍的空氣開放(見圖1)。
在閥門的停止位置，凹陷136與開口 124和排氣口 126對齊，以開啟上方排氣通道 154。開口 124和排氣口 126與閥瓣112上的凹陷136連接。凹陷136任意一側(cè)的ο型環(huán) 134a、134b限制通道內(nèi)的氣體從管148流入排氣口 126。這些ο型環(huán)可以防止氣體從閥門 18泄露出去和逃逸進其他通道。因此在這個位置，內(nèi)腔84中在活塞盤104上面的氣體經(jīng)過上方排氣通道154從排氣口 126排出。這條通道在圖6中用實線箭頭表示。
因此，閥門18在圖6所示的停止位置時會關閉藥物流動通道44 (通過液封140)， 開啟第二壓力流動通道150 (通過凹陷138)，并開啟上方排氣通道154 (通過凹陷136)。結(jié)果可以阻止藥物流向針頭，而活塞30則升起到回縮位置。
圖7顯示閥門18位于開始位置。閥瓣112從開始按鈕130向停止按鈕132的方向移動(在圖7中向下)直到開始按鈕130接觸到閥殼體114。停止按鈕132從閥殼體114 的另一端延伸，可供按下來停止裝置的運作。在這個位置，閥瓣112開啟藥物流動通道44， 關閉第二壓力流動通道150，關閉上方排氣通道154，開啟第三壓力流動通道152，且開啟下方排氣通道156。這些流動通道會在下文中各自進行詳細描述。
如圖7所示，在開始位置，閥瓣122上位于液封140和ο型環(huán)134d之間的凹槽142 與在閥殼體114上的入 口 48a和出口 48b之間的藥物流動通道44對齊。這樣的排列開啟了藥物流動通道44，因為液封140不再阻擋入口 48a和出口 48b之間液體的流動。當耐壓殼28產(chǎn)生氣壓時，氣壓從第一壓力流動通道40 (見圖2)流入藥物容器24并推動柔性薄膜 60推動液態(tài)藥物從出口 46流入管50a。當閥門18位于開啟位置時，液態(tài)藥物從管50a流入入口 48a，通過凹槽142，穿過出口 48b，再經(jīng)過管50b進入針頭34。
此外，當閥門18向開始位置移動時，第二壓力流動通道150 (如圖6所示)是關閉的。ο型環(huán)134b的位置在閥殼體114上的開口 122和開口 120之間，因此阻斷從管144進入管146的氣流。ο型環(huán)134b通過阻止來自耐壓殼28的氣壓從閥門18流入管146進入入口 91，截斷了流動通道150。處于圖6所示的停止位置時，連接兩條管144、146和兩個開口 122、120的凹陷138不再與這些開口對齊。因此從耐壓殼28到下方入口 91的第二壓力流動通道150是關閉的。
此外，在圖7中，上方排氣通道154是關閉的。ο型環(huán)134a位于開口 124和排氣口 126之間。該ο型環(huán)134a阻斷了從管148到排氣口 126的氣流，因此關閉了上方排氣通道 154 (如圖6所示)。連接開口 124和排氣口 126的凹陷136在閥門處于停止位置時不再與排氣口 126對齊，所以氣體不能經(jīng)導管146進入排氣口 126。
圖7中的閥門18開啟了兩條額外的流動通道。當閥瓣112從圖6中的停止位置切換到圖7中的開始位置時，凹陷136移動到與管144和管148對齊的位置，因此開啟第三壓力流動通道152。第三壓力流動通道把耐壓殼28與活塞組件26的上方入口 92連通起來。 具體來說，氣壓沿著第三壓力流動通道152從耐壓殼28上的出口 38流出，通過管144，進入閥殼體114上的開口 122，通過凹陷136，從閥殼體114上的開口 124流出，通過導管148 進入上方出口 92。該流體通道在圖7中用虛線箭頭示出。氣壓沿著這條通道從耐壓殼28 進入活塞組件26，穿過入口 92和通道92a進入內(nèi)腔84在活塞盤104向上的表面105之上的部分。氣體向下推動活塞盤104的該表面105，使得活塞30向下運動到伸出位置(如圖4 C所示)。ο型環(huán)134a、134b位于凹陷136兩邊，限制氣流從管144流向管148，并防止氣體從閥門18泄露或通過其他通道逸出。
與此同時，閥門18開啟下方排氣通道156，來排出內(nèi)腔84在活塞盤104之下部分中的氣體。下方排氣通道156將下方入口 91和排氣口 128連通起來。具體來說，下方排氣通道156從下方入口 91通過管146，進入閥殼體114上的開口 120，并通過凹陷138，從排氣口 128出來。這條通道156在圖7中用實線箭頭表示。ο型環(huán)134b和134c限制通過這條通道的氣流，密封住凹陷138兩端，從而防止氣體從閥門18泄露出去。
如圖6-7所示，凹陷136和138的尺寸為跨越開口 120、122、124和排氣口 126、128 之間的距離，從而可以連接各流動通道。具體來說，凹陷136的尺寸為跨越排氣口 126和開口 124，以及開口 124和開口 122之間的距離。凹陷138的尺寸則為跨越開口 122和開口 120，以及開口 120和排氣口 128之間的距離。
圖6和圖7清楚展現(xiàn)了裝置10的運行過程。圖6中，藥物流動通道44被閥門18 上的液封140截住，從而阻止藥物流向針頭。第二壓力流動通道150通向下方入口 91是開啟的，這樣通道內(nèi)的氣壓升起活塞30并使其保持在回縮位置，針頭34也就安全地收納在裝置10中。上方排氣通道154是開啟的，允許活塞盤104之上的氣體排出，這樣氣體不會留在活塞上方妨礙活塞向上移動到回縮位置。從耐壓殼28到上方入口 92的第三壓力流動通道152是關閉的，這樣就沒有氣壓流入活塞盤104的上表面105令活塞向下運動。下方排氣口 156是關閉的，所以活塞盤104下方的氣壓不會排出來使活 塞30向下滑動。
在這種狀態(tài)，活塞30和附帶的針頭34保持在升起的位置，液態(tài)藥物也被密封住。 裝置10可以方便運輸、存放和供使用者攜帶直到準備使用。裝置可以任意方向存放，寬液封140可以在裝置準備使用前防止液體流向針頭。如果在運輸過程中活塞30不慎被推下， 內(nèi)腔84在活塞盤104下方的氣體會產(chǎn)生壓強把活塞推回到回縮的位置。內(nèi)腔84在活塞盤 104下方的氣體是密封的(通過一端的密封108以及另一端的耐壓殼)，所以氣體不會泄露出來讓活塞滑下來。因為沒有供氣體通過的排氣通道，在運輸和存放時，氣體可以起到緩沖墊的作用，讓活塞30保持在升起的位置。
當使用者準備使用裝置10來進行藥物注射時，使用者首先從基座14的底面拿掉蓋板或襯墊11 (見圖1)，讓沿著基座14底面的粘合層露出來。使用者把粘合層按在需要進行注射位置的皮膚上?；?4的孔110可以精確指示針頭伸出以插入皮膚的位置，使用者可以把孔110對準皮膚上需要進行注射的位置。
然后使用者按下激活按鈕20，在裝置內(nèi)產(chǎn)生氣壓。如上文所解釋的，按鈕20向下移動進入耐壓殼28并使兩種反應物70、72互相接觸，因此啟動生成氣體的化學反應。此時，閥門18仍處于圖6所示的“停止”位置。因此，當耐壓殼28中的氣壓上升時，藥物流動通道44保持關閉，而且第三壓力流動通道152也是保持關閉的。從耐壓殼中流出的氣壓通過第一壓力流動通道40進入藥物容器24并推動藥物沿著藥物流動通道44抵達液封140， 液封在此處阻止藥物繼續(xù)流動。而且，來自耐壓殼28的壓力通過開啟的第二壓力流動通道 150流入下方入口 91，并進入內(nèi)腔84在活塞盤104之下的部分。該壓力使得活塞保持在升起的回縮位置。
當使用者準備進行注射時，他或她按下閥瓣112上的開始按鈕130。閥瓣上的開始和停止按鈕可以通過外殼12上的窗口 16a和16b按到(見圖1)。所以使用者可以按下按鈕讓閥門中的閥瓣112滑動。當使用者按下開始按鈕130時，閥瓣112在閥殼體114中切換到圖7所示的開始位置。如上文所描述的，閥瓣112的移動開啟了藥物流動通道44 (通過凹槽142)，還開啟了第三壓力流動通道152，通向上方入口 92，并且開啟了下方排氣通道 156。閥瓣的移動也關閉了第二壓力流動通道150，并關閉了上方排氣通道154。結(jié)果使得來自耐壓殼的氣壓通過第三壓力流動通道152流向內(nèi)腔84，在此處氣體按壓活塞盤104的向上的表面105。內(nèi)腔84內(nèi)在活塞盤104之下的氣體通過下方排氣通道156排入大氣中。 活塞盤頂側(cè)105上的氣壓以及活塞盤104下方開啟的排氣通道使得活塞盤104穿過內(nèi)腔84 向下運動抵達伸出位置(如圖4c4C所示)。針頭34隨著活塞移動并通過開 口 110伸出，插入使用者皮膚。與此同時，通過第一壓力流動通道40的氣壓推動藥物容器中的柔性薄膜60， 藥物通過藥物流動通道44進入針頭并進入使用者體內(nèi)。
因此，當使用者按下開始按鈕時，針頭自動插入且藥物會自動流過針頭進入使用者體內(nèi)進行皮下注射。氣壓經(jīng)過第三壓力流動通道152的速度要比藥物經(jīng)過藥物流動通道 44的流動速度快，因此針頭34會在藥物抵達針頭前插入，從而不會浪費藥物。
當藥物完全輸送后，或在使用者需要的情況下稍早一些，使用者按下停止按鈕 132。停止按鈕132的運動令閥瓣112返回圖6所示停止位置。如果藥物還沒有完全輸送， 這樣的移動會帶動閥殼體114上入口 48a和出口 48b間的液封140，封閉藥物流動通道44 并阻止藥物繼續(xù)流出。第三壓力流動通道152和下方排氣通道156關閉，而第二壓力流動通道150和上方排氣通道154則開啟。結(jié)果，活塞盤104上方的氣壓被排出，且氣壓通過入口 91被導入活塞盤104下方，使活塞30升起。所以當按下停止按鈕132時，針頭34自動收回裝置10內(nèi)。內(nèi)腔84在活塞盤104下方部分處于加壓狀態(tài)，讓針頭34保持收納在裝置 10中，使得其可以被安全地處置。在一個實施方式中，裝置10是一次性使用裝置，在藥物輸送后丟棄，針頭安全回縮在裝置中。
如前所述的裝置10的操作循環(huán)中，裝置切換活塞30兩端的氣壓通道和排氣通道從而讓針頭伸出或收回。也就是說，當閥門18位于一個位置時，活塞30的第一側(cè)(向上的表面105)氣體排出，而另一側(cè)(向下的表面107)則處于加壓狀態(tài)。當閥門移動到第二個位置時，壓力流動通道和排氣通道顛倒過來，所以活塞的第一側(cè)加壓，而另一側(cè)則排氣。通過閥門改變壓力流動通道和排氣通道，讓活塞和針頭可以交替伸出和縮回。
圖8示出了藥物輸送裝置10’的一個實施方式。裝置10’操作方式和上文所述相同。裝置包括外殼12、激活按鈕20、開始按鈕130和停止按鈕132。使用者按下激活按鈕 20來激活化學反應或用其他方法在裝置的耐壓殼內(nèi)釋放出氣壓。使用者按下開始按鈕130 讓閥門移動到開始位置，讓針頭伸出并讓藥物流向針頭。使用者按下停止按鈕132移動閥門到停止位置，來收回針頭并阻止藥物繼續(xù)流動。裝置10’緊湊地包裝在外殼12內(nèi)，因此是便攜的，方便使用者攜帶。三個按鈕20、130、132都伸出外殼12，容易操作，且給使用者的操作說明也非常清楚。因此病人可以安全簡便地進行給藥，無需復雜的指導和準備，而且在注射后可以安全拔出針頭34。使用者可以按自己想法在任何地點進行給藥，無需專業(yè)醫(yī)務人士的輔助。
在一個實施方式中，裝置10’高度大約為I英寸，長度2. 75英寸，寬度2. 65英寸。
雖然本發(fā)明已經(jīng)按照示例性的實施方式進行了描述和說明。但應當理解的是本發(fā)明不限于此，其修改和變化都應處納入本發(fā)明的范圍內(nèi)，為下文的權(quán)利要求所保護。例如， 雖然所示實施方式中螺絲54是藥物容器的組件之一，用于將蓋子86固定在活塞殼體32 上，但也可以使用其他類型的固定零件，包括機械固定和/或粘接或?qū)λ芰狭慵M行超聲波焊接，或其他固定方法。藥物容器24也可以整合為一個連續(xù)的構(gòu)件而不是兩個分開的零件。還有，基座14也可以作為多種零件的一部分，例如裝藥口 64或藥物容器的底部，或活塞組件26，但在另外的實施方式中，這些功能部件可以獨立于基座14之外，和被安裝在基座上。
上文所描述的氣壓源是通過檸檬酸和碳酸鈣反應的釋放出的副產(chǎn)物二氧化碳，但也可使用其他氣體源。例如,氣壓可通過其他化學反應物生成,例如其他酸和碳酸鹽,例如乙酸和碳酸鈉、碳酸鎂，或其他酸性溶液和堿金屬碳酸鹽。額外的酸、碳酸鹽和其他反應的例子可以在美國專利號5，700, 245中找到，其內(nèi)容通過引用納入本文。氣體也可以裝在預加壓的氣體罐中，用激活按鈕刺穿氣罐就可放出氣壓。
上述閥門18是滑閥，但在其他實施方式中，閥門可以采用其他結(jié)構(gòu)，例如螺旋閥、 旋轉(zhuǎn)閥、或其他類型的閥門。
組成藥物流動通道44的管50a、50b可以根據(jù)要輸送的具體藥物進行選擇，以根據(jù)藥物的粘性和體積提供所需的流動通道橫截面積。導管的長度和內(nèi)直徑可以選擇來改變藥物沿著導管的流動速度，從而提供所需的皮下給藥速度。針頭34同樣也可以根據(jù)藥物和注射深度、體積及速率進行選擇。
裝置10也可以具有此處沒有展示的額外特點。例如，額外的安全機制，例如栓塞可以用于在使用前的運輸過程中讓針頭保持在回縮位置。使用者可以在使用前從裝置上拔掉栓塞來釋放針頭。其他的安全機制例如鎖存器，可以在使用之后把針頭鎖定在回縮位置， 方便處置。另一個選擇是在針頭從身上拔出后，覆蓋針頭的彈簧鞘。外殼12上也可有窗口， 供觀察藥物容器24，這樣使用者可以看到容器中的藥物何時完全流出且注射完成。也可以提供其他指示注射完成的方法，例如在藥物容器空了的時候可以發(fā)出咔嗒聲音的槳輪?；蛘咭部梢圆捎米⑸渫瓿蓵r由位置傳感器觸發(fā)的觸覺指示器。
上文所描述的一些特點可能在其他實施方式中省略。例如，當藥物被裝在密封的柔性袋子中放入容器24時，柔性薄膜60可以省略。來自第一壓力流動通道40的氣壓直接擠壓袋子使得藥物流出，而不是推動薄膜60。
這些只是未脫離本發(fā)明范圍的眾多替代設計和修改的一些實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于注射藥物的藥物輸送裝置，包括藥物容器；耐壓殼；活塞組件，包括連接針頭的活塞，活塞可以從回縮位置移動到伸出位置；和閥門，連通藥物容器與針頭，以及耐壓殼和活塞組件，其中閥門可以從耐壓殼與活塞組件經(jīng)過第一流體流動通道連通的第一位置，移動到耐壓殼與活塞組件通過第二流體流動通道連通的第二個位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的藥物輸送裝置，其中所述第一流體流動通道與活塞的第一側(cè)連通，第二流體流動通道與活塞的第一側(cè)的對側(cè)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的藥物輸送裝置，其中所述活塞的第一側(cè)包括向下的表面，所述活塞的第二側(cè)包括向上的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的藥物輸送裝置，其中所述活塞包括具備上下表面的活塞盤，其中所述活塞盤可以在活塞殼體內(nèi)滑動，使活塞從回縮位置移動到伸出位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的藥物輸送裝置，還包括從耐壓殼到藥物容器的第三流體流動通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的藥物輸送裝置，還包括從藥物容器到針頭的藥物流動通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的藥物輸送裝置，其中閥門包括密封件和通道，當所述閥門處以第一位置時可以阻斷藥物流動通道，當所述閥門位于第二位置時，所述通道與藥物流動通道對齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的藥物輸送裝置，還包括與活塞組件和第一排氣口連通的第一排氣通道，以及與活塞組件和第二排氣口連通的第二排氣通道。
9.權(quán)利要求要求8的藥物輸送裝置，其中所述閥門包括第一凹陷，其在所述閥門的第一位置與第一排氣通道對齊，在所述閥門處于第二位置時，與第二排氣通道對齊，其中所述閥門包括第二凹陷，其在所述閥門處于第一位置時與第一排氣通道對齊，在所述閥門處于第二位置時，與第二排氣通道對齊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的藥物輸送裝置，其中所述閥門還包括第二密封件，其定位為在閥門處于第二位置時阻斷第一排氣通道，第三密封件，其定位為在閥門處于第一位置時阻斷第二流動通道，并在閥門處于第二位置時阻斷第一流動通道，和第四密封件，其定位為在閥門處于第一位置時阻斷第二排氣通道。
11.一種用于注射藥物的藥物輸送裝置，包括藥物容器；含有氣壓源的耐壓殼；活塞組件，包括與針頭連接的活塞，活塞可以從回縮位置移動到伸出位置；從耐壓殼到活塞組件的第一流動通道；以及連通耐壓殼和活塞組件的閥門，所述閥門能夠從第一位置移動到第二位置，在所述第一位置，所述閥門阻斷氣壓流經(jīng)過第一流動通道，在所述第二位置，所述閥門允許所述氣壓流使活塞組件從回縮位置移動到伸出位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的藥物輸送裝置，還包括從藥物容器到針頭的藥物流動通道，而且其中所述閥門包括在所述閥門位于第一位置時阻斷藥物流動通道的密封件，其中所述閥門還包括在所述閥門處于第二位置時與藥物流動通道對齊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11中的藥物輸送裝置，還包括從耐壓殼到活塞組件的第二流動通道，其中當閥門位于第一位置時，允許氣壓流經(jīng)過第二流動通道使活塞組件移動到回縮位置，而閥門在第二位置時則會阻斷氣壓流經(jīng)過第二流動通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的藥物輸送裝置，其中第一流動通道與活塞組件向上的表面連通，其中第二流動通道與活塞組件向下的表面連通。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的藥物輸送裝置，還包括從耐壓殼到藥物容器的第三壓力流動通道。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的藥物輸送裝置，還包括連接在耐壓殼上的激活按鈕，用來從耐壓殼中釋放出氣壓。
17.一種用于藥物注射的藥物輸送裝置，包括藥物容器；氣壓源；以及活塞組件，包括連接針頭的活塞，其中所述針頭與藥物容器連通，并且其中所述活塞能夠在來自氣壓源的氣流作用下移動，從針頭收納在藥物輸送裝置內(nèi)的回縮位置，移動到針頭伸出藥物輸送裝置的伸出位置，而且能夠在來自氣壓源的氣流作用下移動，從伸出位置移動到回縮位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的藥物輸送裝置，還包括連通著氣壓源和活塞組件的閥門，所述閥門能夠從第一位置移動到第二位置，在所述第一位置，所述閥門連接來自氣壓源的氣流與活塞的第一側(cè)，從而使活塞移動到回縮位置，在所述第二位置，所述閥門連接來自氣壓源的氣流連接到與活塞相對的第二側(cè)，從而把活塞從回縮位置移動到伸出位置，并返回第一位置，從而使活塞從伸出位置移動到回縮位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的藥物輸送裝置，其中所述閥門包括具有多個通道和多個密封件的閥瓣，從而允許或阻止來自氣壓源的氣流通過。
20.一種注射藥物的方法，包括提供一種藥物輸送裝置，其包括含有藥物的藥物容器；含有氣壓源的耐壓殼；以及活塞組件，其包含連接針頭的活塞，所述活塞能夠從使針頭收納在藥物輸送裝置中的回縮位置移動到使針頭伸出藥物輸送裝置的伸出位置；通過讓來自氣壓源的氣流抵達活塞組件以伸出針頭；通過讓來自氣壓源的氣流抵達藥物容器將藥物輸送至針頭；和通過讓來自氣壓源的氣流抵達活塞組件以縮回針頭。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述伸出針頭的過程包括將來自氣壓源的氣流引至活塞向上的表面，其中所述縮回針頭的過程包括將來自氣壓源的氣流引到活塞對側(cè)向下的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)療裝置，特別是一種用于自我注射藥物或醫(yī)護人員給藥的藥物輸送裝置。在一個實施方式中，藥物輸送裝置利用氣壓源推出針頭，通過針頭輸送所需的藥量，并縮回針頭進行處理。流體流動通道從氣壓源出發(fā)，把氣壓引至針頭以及藥物，從而完成這些步驟。在一個實施方式中，安置有閥門來開啟和關閉流向針頭的氣壓和藥物的流動，這樣當使用者準備進行注射時，操作閥門就可以推出針頭并通過針頭輸送藥物。也可以操作閥門在給藥完畢后縮回針頭。
文檔編號A61M5/20GK103025368SQ201180024193
公開日2013年4月3日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
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