CN101652639A - 用于注入系统的计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于注入系统的计量装置，带有计量单元(2，3)，该计量单元(2，3)带有可变容积(6)，并带有单个的供应和给出接口(2a)，通过该接口，计量单元(2，3)的可变容积可被以物质进行填充，并且/或者，包含于可变容积中的物质可被给出。

Description

用于注入系统的计量装置

本发明涉及计量和输送装置(Dosier-und Foerdervorrichtung)，尤其涉及用于例如借助于注入装置(Infusions-Set)而给出至患者的物质的计量(Dosieren)的装置。

从文件CH 688 224 A5中可了解到用于在人体或动物体内以经计量的方式(dosiert)给出药物流体的可植入的装置，其中，可植入的单元具有：凸轮控制的无阀轴向活塞泵，该活塞泵带有可转动驱动及可轴向移动的活塞；与泵的吸入侧相连接的流体贮存器；以及可控并与活塞相连接的转动驱动器。此处，在缸体下端处各布置有吸入开口和压力开口，其中，两个开口沿直径彼此相对地安放并同轴地延伸。

文件US 6,010,485公开了一种工作缸，该工作缸带有与文件CH688 224 A5中类似的结构。

文件US 6,749,587 B2公开了模块式的注入仪器，该注入仪器带有测量段，该测量段可直接控制贮存器与插管(Kanuele)之间的流体流动。如果贮存器被保持在环境压力下，则该测量部分可具有Peristaltik机构、变容泵或其它泵装置。

从文件US 4,643,723中可了解到用于为患者进行胰岛素给药的装置，其中，活塞布置在泵室中，插管与泵室相连接，而活塞杆与活塞相连接。当活塞被向后拉时，贮存器与泵室相连接，以便填充泵室，而当活塞向前运动时，利用阀关闭从贮存器至泵室的通道，使得物质可通过插管而被给药。

从文件WO 93/04714及相应的文件EP 0 600 948 B1中可了解到用于可植入的给药系统的流体测量元件，该流体测量元件耦接在被置于压力下的流体源与放出开口之间，以便以给定的速率提供离散的流脉冲(Flussimpulse)。

文件US 2004/0069044 A1公开了用于测量药剂容积的装置。装置具有包含流体药剂的第一室、与该第一室成流体连通的测量室，以及测量组件。

文件US 5,207,666公开了用于可植入的药物给药系统的流体测量仪器，该测量仪器可布置在被置于压力下的流体源与放出开口之间，以便以给定的速率提供离散的流脉冲。

从文件US 2005/0159708 A1中可了解到用于以经计量的方式对流体进行给药的注入泵，其中，活塞永久性地借助于弹簧而被施载(beaufschlagen)并作用到药物容器上，为进行计量，该药物容器经由给出开口而在朝向控制阀的方向上将物质给出。

文件EP 1 633 417 B1公开一种给出仪器，该给出仪器带有保藏室和注射室，它们通过流体连通相耦接，并且在它们中分别地布置有长筒活塞。

本发明的目的在于提出一种用于注入系统(Infusionssystem)的计量装置，该计量装置使得待给出物质的简单且精确的计量成为可能。

该目的通过根据权利要求1的计量装置来实现。有利的实施例在从属权利要求中给出。

用于注入系统的计量装置具有计量单元，该计量单元带有可变的容积、例如包括这样的活塞的缸体——该活塞在缸体中运动并使容积变大或变小。计量装置具有供应接口和给出接口(Abgabeanschluss)，该供应接口和给出接口优选地由单个接口、例如单个的开口(其例如位于缸体上或接口部件上或套筒上)所形成且在其它情况下优选地为关闭的。当计量单元的容积变大时，经由供应和给出开口可以例如来自储存容器(例如安瓿)的待给出物质对计量单元的可变容积进行填充。当已经填充的计量单元的可变容积重新变小时，待以经计量的方式被给出的物质可经由给出开口而重新被输出。计量装置优选地如此构造，即，使得供应和给出接口(即，举例而言，计量单元的单个开口)可优选地交替地与储存容器(例如安瓿)和给出单元或给药单元(例如注入装置)相连接。

因此，根据本发明可防止物质从贮存器至给出单元(例如注入装置)的泄漏或意外且非受控的流出，因为，计量单元或者仅与贮存器耦接或者仅与给药装置耦接。由此，贮存器与给药单元完全地脱开耦接，即，贮存器优选从不直接地与出口(Ausgang)相连接。

供应和给出接口还可由多个开口形成，那么，该多个开口应总是如此地与外部接口相连接，即，计量单元经由全部开口或开口中的部分要么仅被充填要么仅被排空，也就是，不可能同时接收和给出物质。该一个或多个同时地充当进入口和放出口的计量单元的连接部或通路或孔可如此被耦接，即，使得其或者可被与贮存器耦接并由此充当计量单元的进入口，或者可被与给药装置(例如注入仪器)耦接并由此充当计量单元的放出口。当没有物质被接收或给出时，计量单元的接口优选为关闭的。

还可行的是，在物质的给出与接收之间的静止位置中主动地、例如通过可移动的密封元件将开口关闭。

例如，计量单元可移动或可转动，以便根据移动位置或转动位置与两个或多个外部接口中的一个接口相连接以用于计量单元的填充和用于由计量单元给出的物质的给出及传送。同样可以是，外部接口中的一个或多个可移动或可转动地设置于计量单元上，以使得可移动的接口(例如)交替地与计量单元的供应和给出开口相连接。由此可获得阀作用(通过一种转换阀)。

优选地设有电动机，计量单元或计量单元的供应和给出接口可利用该电动机而运动并且(例如)被转动或移动，其中，该电动机备选地或附加地还可被用于外部的供应和给出接口的运动(即，例如，移动或转动)，以便使其交替地与计量单元的供应和给出开口相连接。同样，该电动机或另外的电动机可被用于使容积变大或变小，例如用于使活塞运动。缸体的活塞优选地如此构造，即，使其可精确地运动至给定的位置(在缸体内)，即，例如，准确地运动至活塞的预先限定的最大拉出位置，该最大拉出位置优选地仍然位于缸体内。由此，不同于已知的所谓的“单行程”的方法，还可行的是，仅使用可变(缸体)容积的一部分来用于计量。

通往计量单元的该供应或给出接口的连接部位或连接管道优选地分别具有至少一个阀，其中，同样可仅设置有单个的阀(或者在该供应管道或给出管道中，或者在该供应或给出接口中)。这种阀可在管道中的一个或两个中例如作为止回阀而确保待以经计量的方式被给出的物质仅仅沿着一个方向被输送，其中，物质在相反方向上的回流被抑制或阻止。

在输入和输出管路上或在输入和输出管路中的以及/或者在计量单元上或在计量单元中的所使用的该一个或多个阀可以是止回阀，该止回阀仅允许物质或流体沿着一个方向流动，或者也可以构造成过压阀，该过压阀仅在最低压力被施加之后才允许材料或流体通过。

包含有物质的储存容器(该物质待在流过计量装置之后以经计量的方式被给出)可以是被加压的(druckbeaufschlagt)或无压的。例如地，储存容器可以是这样的安瓿，在该安瓿中，被加压的塞子作用到待给出的物质上，从而，待给出的物质仅仍须被计量而不需要其它能量用于自安瓿的实际上的物质给出(eigentliche Substanzabgabe)和/或用于至微计量缸体(Mikrodosierzylinder)的计量装填(Aufdosieren)或移注中。塞子可例如借助于弹簧或处于过压下的气体而被加压。同样，储存容器可具有弹性区域或者完全地由弹性材料(例如填充有待给出物质的囊状物)制成。力或压力可例如借助于弹簧而作用到该弹性区域或囊状物上，以用于挤压并给出包含于储存容器中的物质(当这一点通过接在储存容器之后的计量装置而成为可能时)。

优选地如此设计或构造储存容器或贮存器，即，使得在贮存器的出口或给出开口处存在正压，这可例如通过被以力或压力进行施载的容器或囊状物、或者通过主动的驱动机构(该驱动机构作用到贮存器的挤压元件上或作用到贮存器本身上)而实现。

计量装置优选地具有至少一个用于检查运行能力或用于确定故障的传感器，例如泄漏传感器、电流传感器或电导传感器、气泡传感器、压力传感器或力传感器，这些传感器可(例如)确定，是否有物质或流体从计量装置中选出，是否有(例如)气泡包含于待给出的物质中，或者(例如)是否存在堵塞。所述至少一个传感器可与报警指示器或警报指示器或计量装置的控制器相连接，以用于(例如)当确定有故障时关断计量装置或者用于当确定计量装置发生故障时发出例如为光的或声的报警信号。

优选地使用气体可透过的或空气可透过的材料以用于计量装置和/或计量装置的连接管道(例如供应管道或给出管道)。如果于待给出的物质中存在有空气或气体，则将计量装置与储存容器相连接并由此接在计量部之前的(例如)空气可透过的供应软管可提供如下可能性，即，使得包含于待给出的物质中并与物质一起经由管道而被引导的气体可泄出，以使得在理想状态下在计量单元中不再有在物质中的气泡。

优选地在计量装置上设置有密封件(例如密封圈)，以便当计量单元的供应和给出接口不与供应或给出管道相连接时以及当(例如)随计量单元从与供应管道的连接朝与给出管道的连接转动时，将计量单元的供应和给出接口密封。

计量装置优选地如此地设计，即，使得计量单元的可变容积的最大容积VOL_{Zylinder，max}(即，例如当活塞完全或几乎完全拉出时缸体的容积)小于0.1倍的储存容器或贮存器的容积VOL_Reservoir(待以经计量的方式被给出的全部物质包含于其中)。计量单元的最大容积优选地大于2倍的最小待给出剂量的容积VOL_dose，min，或者还例如大于10倍的最小待给出剂量的容积VOL_dose，min。计量单元的最大容积优选地等于待给出剂量的最小容积乘以由贮存器的容积与最小待给出剂量的最小容积所形成的商的根，并由此满足以下等式：

${\mathrm{VOL}}_{\mathrm{Zylinder},\max }={{\mathrm{VOL}}_{\mathrm{Dose},\min }}^x\sqrt{(\mathrm{VOLReservoir}/\mathrm{VOLDose},\min )}$

计量装置优选地如此地设计：

2...10xVol_Dose，min＜Vol_{Zylinder，max.}＜1/10...1/2Vol_Reservoir

筒形计量单元的内直径与缸体长度之间的比值优选地等于或大约为1∶4。

根据另一方面，本发明涉及一种用于对待从储存容器或贮存器中被给出的物质进行计量的方法，其中，物质从储存容器或贮存器通过或经由单个的接口或开口而被带入到这样的计量单元中，该计量单元带有可变的且在进行计量装填的情况下变大的容积，在为了填充而变大的容积的该计量装填或填充之后，将接口或开口与给出管道相连接，并且然后，包含物质的容积重新变小，以便经由接口或该开口以经计量的方式给出物质。

优选的是，在利用该待给出物质充填该可变容积之后，将计量单元移动或转动，以便使计量单元的开口与供应管道脱开耦接并与给出管道相连接。

因此，根据本发明可以通过计量装置而以不依赖于贮存器或储存容器的构造和尺寸的方式精确地计量待给出的物质，其中，在使用单个的供应和给出开口的情形下该计量单元具有相对较小的泄漏风险或密封风险。

以下借助于实施例对本发明进行描述，其中，在附图中：

图1A，1B，1C显示了利用该计量装置进行计量时的原则上的功能流程；

图2显示了计量装置的一种实施例；

图3显示了在本发明的一种实施例中的循环过程；而

图4显示了在本发明的另一实施例中的循环过程。

图1A显示了计量装置1，计量装置1带有缸体2，缸体2在端面侧(Stirnseite)或下侧具有单个的开口2a。在显示在图1A中的、在缸体2被充填之前的初始状态下，开口2a与供应管道4相连接，该供应管道4与未示出的、例如处于压力下的贮存器相连接，该贮存器包含有待以经计量的方式被给出的物质(例如胰岛素)。在缸体2中布置有可动的活塞3。

图1B显示了在通过缸体2内的活塞3的拉回而进行计量单元2，3的计量装填(由此，待以经计量的方式被给出的物质经由输入管路4而被带入到缸体2的可变容积6中)之后的、根据图1A的计量装置1。在图1B中，在充填过程结束之后，缸体2已绕着其纵向轴线稍微转动(如箭头所表明的)，以使得缸体2的开口2a不再与输入管路4相连接或不再与输入管路4成流体连通。在显示在图1B中的状态中，开口2a已在朝输出管路5的方向上被移动或转动，其中，在显示在图1B中的中间状态下，开口2a借助于贴靠在缸体2处的密封件7而被关闭。

如果缸体2被转动得如此之远，直到开口2a贴靠在输出管路5处(如在图1C中所示的)，则可通过将活塞3推入缸体2中而将包含于容积6中的已计量装填的物质经由开口2a给出至输出管路5，该输出管路5与未示出的注入装置或针相连接。在包含于缸体2的可变容积6中的物质已部分或全部地被给出之后，缸体2(例如带有完全地被推入到缸体2中的活塞3)可如此地转动，即，使得开口2a重新与输入管路4邻接(如在图1A中通过状态(4)所表明的)，从而，可以重新经历图1中显示的循环。

图2显示了根据本发明的计量装置的一种实施例，带有可转动的缸体2，该缸体2由塑料或由例如弹性材料所制成，并布置在两个例如由弹性材料制成且例如同样布置在带有例如两个开口的密封套筒内的管道4，5之间。经由显示在图2左侧的输入管路4，当设置于侧表面处或缸体罩面(Zylindermantel)处的开口2a与输入管路4相连接时，缸体2内的可变容积6可通过活塞3的回拉而被填充以待以经计量的方式被给出的物质。开口2a可以是塑料缸体2中的简单的孔，其通过缸体2的材料的弹性特性而关闭，并且仅当压力或吸力作用到物质上(例如通过将活塞3拉出或推入到缸体2中)时才使得物质的穿过成为可能。

优选的是，在带有优选地在中间步骤中或逐级地(inZwischenschritten oder stufenweise)可变的容积的计量单元中，该单个的供应和给出接口以非对称的方式而设置。同样，如果设有可例如交替关闭或打开的两个或多个接口，则这些接口也可非对称地安置。该一个或多个接口可分别地设置成计量单元(例如缸体)中简单的开口。此处，概念“非对称的接口”或“非对称的开口”应当理解为计量单元或例如缸体中的这样的开口——在计量单元的绕对称轴线运动、移动或转动中，该开口改变其位置。非对称的开口可例如设置于缸体的端面侧——只要其不位于端面侧的中心而是偏移离开了端面侧的中心。同样，非对称的开口可例如侧面地设置于计量单元处或缸体罩面中。

在缸体2的计量装填之后(在该计量装填过程中物质通过输入管路4经由侧开口2a到达缸体2中)，缸体2如此地(在实施例中绕着其纵向轴线转180度)转动，即，使得缸体2的该单个开口2a与输出管路5处于连接中。在该状态下，活塞3可重新被推入缸体2中，以便由此挤压包含于缸体2中的物质并将其经由缸体2的打开的(本身关闭的)开口2a给出到输出管路5中，该输出管路5与注入装置(未示出)相连接。

接着，缸体2可回退转动或继续转动，直到缸体2的侧开口2a重新与输入管路4成流体连通，以便重新经由输入管路4接收待以经计量的方式被给出的物质。

图3显示了这样的循环过程，该循环过程阐明了在利用根据本发明的计量装置的实施例进行计量时的功能流程。从标识为A的起始状态开始(在该状态下，缸体2为空的且活塞3完全地或几乎完全地在朝缸体端面侧上的开口2a的方向上塞入到缸体2中)，缸体2经由构造成空气可透过的输入管路4而逐渐地被填充(如在图3B中所示的)，其中，活塞3在缸体2内沿着由箭头所显示的方向如此地运动，即，使得可变容积6变大，由此可在缸体2中产生负压，由此，待从贮存器(未示出)中被供应的物质经由输入管路4被吸入或带入到缸体2中。此处，缸体2或开口2a如此地定位或转动，即，使其尽可能地贴靠于输入管路4的开口之前，以使得经由开口2a形成了从输入管路4至可变容积6的流体连通。

在所显示的实施例中，在输入管路4和输出管路5与缸体2的连接侧或接触侧和/或前侧处设置有密封元件7和8，其围绕着输入管路4和输出管路5的开口而布置且应防止在管道4，5中被引导的物质或流体选出。密封件7和8可包括盘形或环形元件(如在图3I中所示的)，该盘形或环形元件(例如)由弹性材料制成，其中，缸体2或缸体2的端面侧优选地可轻易地在密封元件7和8上滑动。

如从图3C中可以看出的，当活塞3被拉出到最大位置时，缸体2处于完全被填充的状态，其中，计量单元的该最大容积用VOL_{Zylinder， max}表示。

接着，如在图3D中所示的，缸体2绕其纵向轴线转动，以便从缸体2的填充过程转换到给出过程。在此，缸体2转动到直到开口2a邻接于给出管道5(如在图3E中所示)处，从而，经由开口2a在缸体2的可变容积6与给出管道5之间建立流体连接。

如果活塞3现在重新缩入缸体2中(如在图3F中所示)，则包含于可变容积6中的物质将经由开口2a和输出管路5而被给出至(例如)注入装置。这可一直进行，直到缸体2完全地或几乎完全地被排空(如在图3G中所示)。在此，活塞3以尽可能直至到达缸体2的前端或给出端的方式而缩入到缸体2中。

接着，如在图3H中所示，计量单元可再次转换，以便在给出过程完成之后重新填充该可变容积6。为了转换计量装置，缸体2再次如此地转动，即，使得开口2a重新位于输入管路4前(如在图3A中所示的)。

如在图3D和3H中所示，缸体2的往复转动或运动既可以通过在同一方向上的、也就是(举例而言)参照于缸体的纵向轴线总是顺时针或总是逆时针的转动来实现。备选地同样可行的是，缸体2如在图3D中所示的沿着第一方向(例如向左)转动以便从填充过程转换到给出过程，并且如在图3H中所示的沿着反向(例如向右)转动以便从给出过程转换到填充过程。当需利用单个电动机实现塞子3的往复运动时(其中，该电动机还用于缸体2的转动或往复运动)，这一点尤其有利。

图3I在透视图中显示了密封元件7，8，密封元件7，8带有布置于其中的通孔7a和/或8a，在根据图3A至3C的状态下输入管路4联结至该通孔7a和/或8a，并且/或者，在根据图3E至3G的状态下输出管路5联结至该通孔7a和/或8a。

图4显示了根据本发明的另一实施例，其中，功能流程类似于图3的功能流程，并且缸体2在其起充填和给出的作用的端面侧处具有开口2a和2b，该开口2a和2b可例如参照于缸体2的端面的中心点彼此相对地布置。密封元件7(其中设置有穿透开口7a)布置在缸体2的开口2a和2b前(见图4I)。密封元件7可相对于缸体2和供应管道4以及导出管道5而转动或运动。缸体2、供应管道4和导出管道5优选地处于限定的或固定的位置关系中。通过带有布置在其中的开口7a的密封元件7的转动，缸体2的开口2a和2b或者均被关闭(如在显示在图4D和4H中的转换过程中)，或者交替地打开。

如在图4A，4B和4C的流程中所显示的，在填充过程期间，密封元件7的开口7a位于这样的位置中，在该位置中，供应管道4与可变容积6之间的流体连接可被建立。为在填充过程与给出过程之间进行转换，密封元件7绕其中轴线M转动(如在图4D中所示)，直到密封元件7的开口7a被如此地布置，即，使得缸体2的供应开口2a被关闭而缸体的给出开口2b与给出管道5流体耦接，以便执行显示在图4E，4F和4G中的给出过程。

接着，可再次从给出过程转换到填充过程(如在图4H中所示的)，其中，密封元件7再次如此地转动，即，使得密封元件7的开口7a处于显示在图4A中的位置中。

图4I在透视图中显示了密封元件7，该密封元件7带有在径向方向上偏离密封元件7的转动点M和/或中心点的通道或导通件7a。

Claims (14)

1.一种用于注入系统的计量装置，该计量装置带有可转动和/或可移动的计量单元(2，3)，该计量单元(2，3)带有优选地在中间步骤中或逐级地可变的容积(6)并带有单个的供应和给出接口(2a)或可交替地关闭或打开的接口(2a，2b)，通过这些接口，所述计量单元(2，3)的所述可变容积(6)可被以物质进行填充，并且/或者，包含于所述可变容积(6)中的物质可被给出。

2.根据权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述供应和给出接口(2a，2b)由所述计量单元(2，3)的至少一个开口组成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述计量单元(2，3)为带有可在其中运动的活塞(3)的缸体(2)、为囊状物、或者为这样的容积，该容积带有限定所述容积的膜片。

4.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述计量装置带有供应管道(4)和给出管道(5)，该供应管道(4)和给出管道(5)可轮流地或交替地与所述计量单元(2，3)的所述供应和给出接口(2a，2b)相连接；或者，其供应管道(4)和给出管道(5)如此地构造，即，使得在任何时候都不可能存在贮存器与所述给出管道(5)之间的直接的连接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述计量装置带有在所述计量单元(2，3)中或者在所述供应和给出接口(2a，2b)中或在所述供应和给出接口(2a，2b)上和/或在所述供应管道(4)上和/或在所述给出管道(5)上的至少一个阀。

6.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述计量装置带有至少一个电动机，该电动机可使所述计量单元(2，3)和/或密封元件(7)转动或移动，并且/或者，该电动机可使所述供应管道(4)和/或给出管道(5)移动，并且/或者，可作用到所述计量单元(2，3)或所述计量单元(2，3)的活塞(3)上并使所述计量单元(2，3)或活塞(3)运动或变形。

7.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述计量装置带有传感器或检测器，用于检测泄漏、堵塞、压力、力或气泡。

8.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述计量单元(2，3)和/或所述供应管道(4)和/或所述给出管道(5)由空气可透过的材料制成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述计量装置带有密封件(7)，用于在物质的接收与给出之间的操作状态下将所述供应和给出接口(2a，2b)密封。

10.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述计量装置的最大容积小于贮存器容积，但是大于最小的待给出的容积单元。

11.一种用于给出物质的系统，该系统带有根据前述权利要求中任一项所述的计量装置并带有储存容器，该储存容器与供应管道(4)相连接。

12.根据前一权利要求所述的系统，其特征在于，如此地以能量、力或压力来对所述储存容器施加作用，即，使得包含于所述容器中的物质经由所述容器的给出接口而被或可被给出至所述供应管道(4)。

13.一种用于对应以经计量的方式被给出的物质进行计量的方法，其中，所述物质通过或经由接口(4)或开口(2a)而被接收到计量单元(2，3)的可再现地可变的、在接收物质时变大的容积(6)中，并且，将所述接口(4)或所述开口(2a)与所述容积(6)的连接中断或切断，并且，使所述计量单元(2，3)或所述开口(2a)或接口(5)如此地运动、转动或移动，即，使得所述计量单元(2，3)的所述开口(2a)与给出管道或所述接口(5)相连接，以便通过所述可变容积(6)的变小经由所述开口(2a)和/或所述接口(5)给出所述物质。

14.根据前一权利要求所述的用于计量物质的方法，其特征在于，在所述可变容积(6)的计量装填中和/或在将所述物质从所述可变容积(6)中给出时可例如通过使活塞(3)行进到缸体(2)内的中间位置而产生位于最小容积与最大容积之间的限定的中间容积，以便实现小于所述可变容积(6)的所述最大容积的剂量调节或计量可能性。

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