专利名称：注射器组件和结合有该注射器组件的输液泵组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一 种用于向对象控释医药产品的输液泵组件，且更 具体说来，涉及一种用于该输液泵的注射器组件。
背景技术：
输液泵向需要在 一 定时期多次释放在体积上成比例的药物到其 体内的个人提供了重要的生活方式上的益处。输液泵可靠地通过在 患者与该泵之间所建立的输液路径将所需药物分配给患者。输液路 径为在一端固定到该泵上且在另一端在静脉内或在皮下固定到患者 上的导管。输液泵的操作受到处理器的控制。处理器控制周期性剂 量的药物在预定时间向患者的释放。因此，患者能够依靠输液泵来 在一定时期在静脉内或在皮下释放所需剂量的药物。这样，患者无 需中断日常活动来进行所需药物的重复手动释放。众所周知，输液泵通常采用活塞式传动机构来将泵内部的医药的药筒(pharmaceutical cartridge)或"注射器组件"的内含物沿输液路 径推进到对象内。活塞式传动机构选择性地驱动注射器柱塞，以从 注射器筒(syringe housing)分配所要量的流体。发明内容本发明的特征和优势将在下文的描述中进行陈述，并且从这些 描述将部分地变得显而易见，或者可通过实践本发明而学会。本发 明的优势将通过在下文的书面描述和权利要求书以及附图中所特别 指出的实践本发明的设备和方法来实现并达成。根据本发明的一个方面，提供了一种用于具有传动活塞的输液 泵的注射器组件。该注射器组件包括大体上中空的注射器筒和在该注射器筒内可沿轴向移动以从该注射器筒排出流体的柱塞。该柱塞 具有主体，该主体具有从该柱塞主体延伸的径向地弹性的密封构件， 并且该密封构件配置成用以接合与其对准的传动活塞的部分来相对 于传动活塞密封柱塞。根据本发明的另一方面，提供了一种输液泵组件。该输液泵组 件包括胰岛素泵，该胰岛素泵包括传动活塞和输液器组件，该输液 器组件包括大体上中空的注射器筒和在该注射器筒内可沿轴向移动 以从该注射器筒排出流体的柱塞。该柱塞具有主体，该主体具有配 置成用以接合该传动活塞的一部分。弹性的密封构件配置成用以定 位在柱塞主体与传动活塞之间，以便相对于该传动活塞密封该柱塞 主体。根据本发明的另一方面，该柱塞通过配置来具有传动主体与柱 塞中空主体之间的环形间隙地接纳传动活塞，且该弹性的密封构件 定位在该间隙内以相对于该传动活塞密封该柱塞。
当结合附图阅读时，前面的发明内容以及下文本发明的优选实 施例的详细描述将会被更好地理解。出于说明本发明的目的，显示 了各种实施例。但是应理解本发明并不限于所显示的精确设置和手 段。在附图中图1为结合了本发明的实施例的示范性输液泵的侧视图，该输 液泵的泵壳的壁被去除以显示其内部部件的布局；图2为图1所示输液泵的側视图，其中该壁处于适当位置且泵 门打开；图3为输液泵的端视图，其中泵门打开用于载入注射器组件；图4为根据本发明示范性实施例的注射器组件的立体视图；图5为图4的注射器组件的分解截面视图，其说明了在组装之前的密封嵌件；图6为沿图4中的线6-6所截取的截面视图；图6的截面一见图；图8为根据本发明的示范性实施例的传动活塞的截面视图；图9为以局部剖视的形式说明将注射器组件插入到输液泵壳内的侧^L图；图10为说明载入于输液泵内操作位置的图9的注射器组件的截 面视图；图11为根据本发明的备选示范性实施例的传^;活塞的截面视图；图12为根据本发明的另一备选示范性实施例的传动活塞的截面 一见图；以及图13为根据本发明的另一备选示范性实施例的注射器组件类似 于图6的截面视图。
具体实施方式
某些用语4又出于方便在下文中使用且并无限制意义。用语"右"、 "左"、"下部"以及"上部，，表示所参考的附图中的方向。用语 "向内"和"向外"分别表示朝向和远离输液泵和所指定的其部件 的几何中心的方向。用语包括上文具体提到的词语，这些词语的衍 生词和具有类似意义的词语。参看图1，其显示了根据本发明示范性实施例的活塞式输液泵5， 该活塞式输液泵5用于沿输液路径14向患者释放药物24或其它流 体(以阴影表示)。输液泵5理想地包括密封的泵壳7、处理电路200、 电池70、电动机10、齿轮系28、导螺杆15以及传动活塞22。注射 器组件12定位在泵壳7内，使得传动活塞22接合注射器组件12的 柱塞20。在操作中，由电池70供电的处理电路200控制输液泵5的操作。 电动机IO递增地接合以在预定间隔将药物输注到患者内。在接合时， 电动机10通过齿轮系28造成导螺杆15旋转。当导螺杆15被电动 机10驱动时，传动活塞22被沿轴向朝向注射器组件12驱动从而推 动柱塞20。这造成药物24从注射器组件12的注射器筒26内释放。 输液路径14通过接头27连接到注射器筒26的分配头25(参看图5)， 从而提供输液泵5与患者之间的流体连通。现参看图2至图3，其显示了输液泵6的壳7。泵壳7理想地由 热塑性材料形成且优选地通过密封其内的任何开口而成为水密性 的。理想地，泵壳7支承LCD显示器30、小键盘42、启动按钮44、 电池门40、铰链38、泵门锁48和泵门36。为了将注射器组件12载 入到壳7内，泵门36打开以暴露内输液孔50和电池门40。注射器 组件12配置成用以通过内输液孔50沿轴向移动到泵壳7内部，使 得柱塞20在轴向接合传动活塞22，如在下文中更详细地描述的那样。 在图2和图3中，泵门锁48远离泵壳7旋转以便释放泵门36，因此 其可在铰链38处枢转打开。电池门40是可去除的以便替换电池70。本发明并不限于所说明的输液泵。输液泵5可具有各种配置， 包括各种控制器、电源、传动装置、进入孔和门、大小以及形状。参看图4至图6,注射器组件22包括柱塞20和注射器筒26。 可在柱塞20与注射器筒26之间提供密封环29或其类似物以将药物 24密封于注射器筒26内。在柱塞20相对于注射器筒26向内轴向运 动时，通过分配头25分配药物24。在邻近分配头25处提供连接接 口 23以便于连接到接头27。可提供各种连接接口 23。在本实施例中，柱塞20包括管状主体31，该管状主体31具有 在封闭端33和大体上开口端35之间延伸的大体上中空的内部37。 大体上开口端35配置成用以接纳传动活塞22,如下文所述。柱塞主 体31可包括通气孔32或类似物以l更在传动活塞22前进到中空内部 37内时允许压力释放。内环形槽39沿柱塞主体31的内表面提供且配置成用以接纳包括弹性密封构件62的密封嵌件60。在密封嵌件60 定位在环形槽39中的情况下，弹性密封构件62沿径向向内延伸到 中空内部37且具有小于管状主体31的内直径D的内直径d。内环 形槽39理想地接近大体上开口端35提供，但是也可定位在其它位 置。如图4与图6所说明的注射器组件12被预先充满药物24或其 类似物且准备好在输液泵5中使用。参看图7，其显示了根据本发明的备选示范性实施例的注射器组 件12'。注射器组件12'大体上与前面实施例的相同，然而，弹性密封 构件62'(例如)通过包覆成型(overmolding)或类似方法整体地形成于 柱塞管状主体31'的中空内部37'内。因此，无需环形槽或其类似物。 在其它方面，柱塞20'大体上与前面实施例相同。可以不同于在本文 所述方式的各种其它方式将弹性密封构件62、 62'提供在柱塞20、 20' 内。参看图8至图10，传动活塞22包括管状主体41，该管状主体41 具有配置成用以接纳导螺杆15的中空内部47。邻近活塞主体41的 开口端45的螺紋44配置成用以接合导螺杆15的螺紋16以便于传 动活塞22的驱动运动。传动活塞22仅通过导螺杆15或通过其它支 承结构(未图示)支承于壳7内。肩部51可在开口端45附近提供以进 一步在壳7内支承传动活塞22。活塞主体41的端部43配置成用以 接纳帽49,帽49理想地由弹性材料制成。或者，端部43可纟皮制造 为封闭端或者帽49可(例如)通过包覆成型与端部43整体地形成。活 塞主体41可在端部43与45之间沿径向向外扩张以限定肩部55，该 肩部55配置成用以在插入到柱塞20的开口端35内时与其4妄合。在 肩部55的前方，活塞主体41具有大于弹性密封构件62的内直径d 的外径P。如在图9中所说明的那样，为了在输液泵5内安装注射器組件 12,注射器组件12如箭头A所示在轴向移动穿过内输液孔50。传 动活塞22的端部43通过开口端35进入柱塞20且穿过中空内部37直到肩部55接合开口端35。或者，柱塞20和传动活塞22可通过配 置使得传动活塞22被插入直到帽49接合柱塞封闭端33。在如此完 全插入之后，弹性的密封构件62接合并提供相对于传动活塞主体41 的密封，这归因于活塞主体41在与弹性的密封构件62的接触点具 有大于弹性密封构件62的内直径d的外径P。在接触点的前方，活 塞主体41理想地比弹性密封构件62的内直径d更窄使得活塞主体41 自由地插入而且并不在传动活塞22与柱塞20之间截留空气。选择弹性密封构件62的配置和材料以及间隙G宽度，^f吏得弹性 密封构件62在柱塞20与传动活塞22之间形成摩擦力。该摩擦力理 想地被设计成大于可作用于柱塞20上的压差或类似力，同时仍允许 部件的简易操作。在这点上，提供弹性密封构件62减小了潜在压差 并因此减小了所需摩擦力。举例说来，在没有弹性密封构件62的情 况下，压差可通过柱塞主体31与传动活塞主体41之间的间隙G并 作用于在柱塞20的封闭端33所限定的完全表面S上。在柱塞20上 相对于固定到导螺杆15上的传动活塞22的力等于压差乘以压差所 作用的面积。封闭端33的面积大约为，A最大柱塞10-I1D2/4,其中D 为柱塞20的内直径。比较而言，在本发明中，压差仅可作用于具有 仅等于间隙G宽度的径向宽度的弹性的密封构件62上。因此，压差 仅作用于A密封构件=n(D2 - P2)/4的面积上，其中P为传动活塞22的 外径。因此A密封构件与A最大柱塞m的比等于A密封构件/A最大柱塞ID = (D2-P2)/ D2。 应注意的是压差将作用于柱塞20的后端面上，然而，由于 在两种情形中这个力将相等且周此抵消，因此已将其从等式中去除。在说明性实例中，如果柱塞内直径为1英寸且传动活塞外径P 为该柱塞内直径的90%，或O. 9英寸，那么A密封构件与A最大柱塞m的 比等于A密封构件/A最大柱塞!d = (l2 - 0. 92)/ l2，其等于压差可作用的面积 的0. 19或者为大约五分之一。因此，在传动活塞22与柱塞20之间 10%的空隙情况下，弹性的密封构件62减小由压差所形成的合力大 约80%。进一步减小传动活塞22与柱塞20之间的空隙将进一步减小由压差所形成的合力。通过降低合力(例如)大约80%,也可减小所 需摩擦力。当要去除注射器组件12时，向注射器组件12施加与箭头A相 反的轴向力。该轴向力将大于由弹性密封构件62所形成的摩擦力， 然而，如上文所述，由于减小的摩擦力的原因，所需轴向力将减小。 选择弹性密封构件62的配置和材料以及间隙G的宽度，以便于注射 器组件12的比较容易的轴向插入和去除，同时提供充分的摩擦力并 减小压差力或类似力的影响。参看图11至图13,其显示了本发明的备选示范性实施例。本实 施例类似于前面的实施例，除了弹性密封构件57、 57，提供在传动活 塞22'、 22"上而非注射器组件12"的柱塞20"上。在这些实施例中的 每一个实施例中，柱塞主体31可被配备中空内部37"，该中空内部37" 具有一致的直径D而无任何向内延伸的部分。关于在图11中所示的传动活塞22',活塞主体41'被配备有外环 形槽53，该外环形槽53配置成用以接纳密封弹性元件57。环形槽53 理想地接近肩部55 4是供。弹性的密封构件57与环形槽53通过配置 使得弹性的密封构件57沿径向向外延伸且具有大于活塞主体直径P 和柱塞内直径D的外径R。在插入传动活塞22'时，弹性密封构件57 接合并相对于柱塞中空内部37"的内表面密封并提供由压差或类似力 以如上文关于前两个示范性实施例所描述的类似方式所作用的减小 的面积。在一般方面，输液泵组件一般如前面实施例进行操作。在图12所说明的示范性实施例中，弹性的密封构件57'(例如)通 过包覆成型或类似方法与传动活塞22"的主体41"整体地形成。如在 前面的实施例中，弹性的密封构件57'具有大于活塞主体直径P和柱 塞内直径D的外径R、在其它方面，传动活塞22"以与关于上述实施 例所描述的相同方式进行才喿作。虽然在传动活塞22延伸到柱塞20内的情况下说明并描述了各 种实施例，但是这些部件可以是反过来的，柱塞的一部分可延伸到传动活塞的一部分内。尽管已参考具体实施例说明并描述了本发明，但是本发明并不 限于所显示的细节。相反，在权利要求书的均等物的范畴与范围内 且在不偏离本发明的情况下可对这些细节做出各种修改。
权利要求
1.一种用于具有传动活塞的输液泵的注射器组件，所述注射器组件包括大体上中空的注射器筒；以及可在所述注射器筒内沿轴向移动以从所述注射器筒排出流体的柱塞，所述柱塞配置成用以通过相对轴向运动在操作上接合所述传动活塞，所述柱塞具有主体，所述主体具有从所述主体延伸的径向地弹性的密封构件，且所述密封构件配置成用以接合与其对准的所述传动活塞的部分来相对于所述传动活塞密封所述柱塞。
2. 根据权利要求1所述的注射器组件，其特征在于，所述柱塞 主体具有大体上中空的管状配置，所述大体上中空的管状配置具有 配置成用以接纳所述传动活塞的部分的开口端，且所述弹性的密封 构件沿径向向内延伸。
3. 根据权利要求1所述的注射器组件，其特征在于，所述弹性 的密封构件提供在嵌件上，所述嵌件配置成用以被接纳并保留在所 述柱塞主体上的环形槽中。
4. 根据权利要求1所述的注射器组件，其特征在于，所述弹性 的密封构件与所述柱塞主体整体地形成。
5. 根据权利要求1所述的注射器组件，其特征在于，所述柱塞 主体的至少一部分配置成用以-陂接纳在所述传动活塞的一部分内， 且所述弹性的密封构件沿径向向外延伸。
6. —种输液泵组件，其包括 包括传动活塞的胰岛素泵；注射器组件，所述注射器组件包括大体上中空的注射器筒和在 所述注射器筒内可沿轴向移动以从所述注射器筒排出流体的柱塞， 所述柱塞具有主体，所述主体具有配置成用以通过相对轴向运动在 操作上接合所述传动活塞的部分；以及弹性的密封构件，所述弹性的密封构件配置成用以定位在所述 柱塞主体与所述传动活塞之间，以便相对于所述传动活塞密封所述 柱塞主体。
7. 根据权利要求6所述的输液泵组件，其特征在于，所述弹性 的密封构件承载在所述柱塞主体上。
8. 根据权利要求7所述的输液泵组件，其特征在于，所述柱塞 主体包括环形槽，所述环形槽配置成用以接纳并保留限定了所述弹 性的密封构件的嵌件。
9. 根据权利要求7所述的输液泵组件，其特征在于，所述弹性 的密封构件与所述柱塞主体整体地形成。
10. 根据权利要求7所述的输液泵组件，其特征在于，所述弹性 的密封构件定位在所述柱塞主体上，使得当所述柱塞相对于传动活 塞在操作上定位时所述弹性的密封构件与所述传动活塞的向前部分 在轴向对准。
11. 根据权利要求7所述的输液泵组件，其特征在于，所述柱塞 主体具有大体上中空的管状配置，所述中空管状配置具有配置成用 以接纳所述传动活塞的部分的开口端，且所述弹性的密封构件从所 述柱塞主体沿径向向内延伸。
12. 根据权利要求7所述的输液泵组件，其特征在于，所述柱塞 主体的至少一部分配置成用以接纳在所述传动活塞的部分内，且所 述弹性的密封构件从所述柱塞主体沿径向向外延伸。
13. 根据权利要求7所述的输液泵组件，其特征在于，所述弹性 的密封构件承载在所述传动活塞上。
14. 根据权利要求13所述的输液泵组件，其特征在于，所述传 动活塞包括环形槽，所述环形槽配置成用以接纳并保留所述弹性的 密封构件。
15. 根据权利要求13所述的输液泵组件，其特征在于，所述弹 性的密封构件与所述传动活塞整体地形成。
16. 根据权利要求13所述的输液泵组件，其特征在于，所述传 动活塞包括径向肩部，所述径向肩部配置成用以在所述柱塞相对于 传动活塞在操作上定位时接合所述柱塞的开口端，且所述弹性的密 封构件沿轴向接近所述肩部进行定位。
17. 根据权利要求13所述的输液泵组件，其特征在于，所述柱 塞主体具有大体上中空的管状配置，所述中空管状配置具有配置成 用以接纳所述传动活塞的部分的开口端，且所述弹性的密封构件从 所述传动活塞沿径向向外延伸。
18. 根据权利要求13所述的输液泵组件，其特征在于，所述柱 塞主体的至少一部分配置成用以被接纳在所述传动活塞的部分内， 且所述弹性的密封构件从所述传动活塞沿径向向内延伸。
19. 一种输液泵组件，其包括 包括传动活塞的胰岛素泵；注射器组件，所述注射器组件包括大体上中空的注射器筒和在 所述注射器筒内可沿轴向移动以从所述注射器筒排出流体的柱塞， 所述柱塞配置成用以通过相对轴向运动在操作上接合所述传动活 塞，所述柱塞具有中空主体，所述中空主体包括具有给定面积的封闭端，所述中空主体配置成用以具有所述传动主体与所述柱塞中空 主体之间的间隙地接纳所述传动活塞；以及弹性的密封构件，所述弹性的密封构件定位在所述间隙内，以 便相对于所述传动活塞密封所述柱塞。
20. 根据权利要求19所述输液泵组件，其特征在于，所述间隙 具有大约为所述给定面积的五分之一或小于所述给定面积的环形面
全文摘要
本发明提供了一种用于具有传动活塞的输液泵的注射器组件。该注射器组件包括大体上中空的注射器筒和在该注射器筒内可沿轴向移动以从该注射器筒排出流体的柱塞。该柱塞配置成用以通过相对轴向运动在操作上接合该传动活塞。该柱塞具有主体，该主体具有从该主体延伸的径向地弹性的密封构件，且该密封构件配置成用以接合与其相对准的该传动活塞的部分，以便相对于该传动活塞密封该柱塞。
文档编号A61M5/315GK101224318SQ20071019416
公开日2008年7月23日 申请日期2007年12月3日 优先权日2006年12月4日
发明者B·谢里菲 申请人:安尼马斯公司