МЕДИЦИНСКОЕ ИНЪЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО С ОТКАЧКОЙ ГАЗА Российский патент 2025 года по МПК A61M5/145 

Область техники

Изобретение в целом относится к введению медицинских текучих сред и, в частности, к инъекционному устройству для введения в медицинскую трубку медицинской жидкости из тары для медицинской жидкости.

Уровень техники

Инъекционные устройства обычно используют для введения в медицинскую трубку медицинской жидкости из тары для медицинской жидкости. Например, введение такой медицинской жидкости, как йодсодержащее контрастное средство, требуется в 70% случаев диагностики при помощи сканирования методом КТ. Это введение приблизительно в 70% случаев выполняется с использованием автоматизированного инъектора контрастного средства. Для присоединения этого автоматизированного инъектора к пациенту требуется инъекционная трубка.

В патентной заявке US 20120209111 описан шприц с баллоном для системы доставки текучей среды, который содержит цилиндрический корпус, узел головки и баллона, плунжерный элемент, расположенный в цилиндрическом корпусе, и установочный узел для крепления узла головки и баллона к цилиндрическому корпусу. Цилиндрический корпус содержит дальний конец и ближний конец, а также определяет сквозное отверстие. Узел головки и баллона приспособлен для соединения с дальним концом цилиндрического корпуса и содержит корпус головки и баллон. Корпус головки определяет внутреннюю полость и дальний выпускной канал, а также является приспособленным для вхождения в зацепление с дальним концом цилиндрического корпуса. Баллон в форме диска расположен во внутренней полости и обычно содержит центральную часть в виде мембраны. Плунжерный элемент расположен в сквозном отверстии цилиндрического корпуса и является вентилируемым для обеспечения возможности откачки пространства между плунжерным элементом и узлом головки и баллона в цилиндрическом корпусе.

В патентной заявке US 20060249541 описано устройство для дозирования текучей среды, содержащее бутылку для вмещения текучей среды, выпускную трубку и нагнетательное устройство, присоединенное между бутылкой и выпускной трубкой для нагнетания текучей среды и вынуждения течения текучей среды через выпускную трубку без действия силы тяжести. Нагнетательное устройство содержит тару, присоединенную между бутылкой и выпускной трубкой, поршень, размещенный с возможностью перемещения в таре, и движущее устройство для перемещения поршня с возвратно-поступательным действием в таре. Например, с поршнем с помощью кривошипа соединен двигатель, перемещающий поршень с возвратно-поступательным действием в таре.

В патентной заявке US 20050215850 описан шприцевой насос, который содержит шприц, содержащий плунжер, перемещающийся в корпусе, содержащем выпускное отверстие, приводной механизм, соединенный со шприцем, содержащим цилиндр, в котором скользит поршень, установленный на вале, и поджимающее устройство, действующее для приложения вынуждающего усилия к поршню с целью приведения поршня в движении в направлении дальнего конца цилиндра, и предохранительную защелку, изначально препятствующую перемещению поршня поджимающим устройством, причем предохранительная защелка выполнена с возможностью удаления, для того чтобы позволить поджимающему устройству перемещать поршень.

На фиг. 1 показан пример инъекционной системы 100 для введения медицинской жидкости из тары 104 для медицинской жидкости в общую линию 102. Специалисты в данной области техники признают, что тара 104 для медицинской жидкости может относиться к любому типу тары, специально приспособленной для содержания медицинских жидкостей, например, к такой как, но без ограничения: флаконы, бутылки, пластиковая тара и тара любого типа, изготовленная для вмещения медицинской жидкости. Инъекционная система содержит первый соединитель 106, выполненный с возможностью соединения с тарой 104 для медицинской жидкости, инъектор 108, к которому присоединено инъекционное устройство 110 со средством 112 сопряжения с медицинской трубкой, линию 114 подачи медицинской жидкости, выполненную с возможностью соединения первого соединителя 106 со средством 112 сопряжения с медицинской трубкой для подачи медицинской жидкости в инъекционное устройство 110, и общую линию 102, выполненную с возможностью соединения со средством 112 сопряжения с медицинской трубкой и с линией 116 пациента для введения медицинской жидкости в линию 116 пациента. Точнее первый трубчатый клапан 130 соединяет линию 114 подачи жидкости с общей линией 102 и обеспечивает только возможность прохождения в общую линию 102 под действием разрежения. Общая линия 102 содержит второй трубчатый клапан 140 ниже по ходу потока относительно первого трубчатого клапана 130 и допускает только прохождение к линии 102 пациента. Инъекционное устройство 110 обычно содержит корпус, определяющий внутреннее пространство, и поршень, приводимый в движение штоком плунжера и выполненный с возможностью перемещения во внутреннем пространстве для перекачивания текучей среды во внутреннее пространство или выталкивания текучей среды из внутреннего пространства.

В изображенном примере пациенту необходимо ввести медицинские жидкости двух разных типов, и, следовательно, инъекционная система выполнена с возможностью соединения с двумя единицами тары 104 для медицинской жидкости, двумя разными первыми соединителями 106 и двумя разными линиями 114 подачи медицинской жидкости. Однако инъекционная система может быть выполнена с возможностью введения только одной медицинской жидкости. Для простоты следующее описание будет выполнено со ссылкой на конфигурацию, в которой введению подлежит только одна медицинская жидкость, так как двойное введение включает лишь воспроизведение описанных признаков. В настоящем документе термин «двойное введение» следует понимать как означающий два введения.

По экономическим и экологическим причинам (меньшее использование пластика) на рынке увеличивается доля практики применения для множества пациентов. При т.н. «практике применения для множества пациентов» трубки для инъекционной системы предусмотрены с двумя весьма различными деталями: суточным набором 120 и набором 122 для пациента. Набор 122 для пациента подвергается замене для каждого пациента. Набор 122 для пациента обычно используют для ограничения рисков взаимного загрязнения для последовательных пациентов и, таким образом, защиты суточного набора. После установки и заправки суточный набор 120 остается присоединенным к автоматическому инъектору для нескольких случаев пациентов, при условии, что необходимо вводить одну и ту же медицинскую жидкость. Когда медицинскую жидкость, подлежащую введению, нужно заменить, заменяют суточный набор 120. Суточный набор 120 содержит линию 114 подачи медицинской жидкости, присоединенную к таре 104 для медицинской жидкости и к общей линии 102. Набор 122 для пациента содержит линию 116 пациента, в который через общую линию 102 подается медицинская жидкость, и соединен с катетером или иглой для введения медицинской жидкости пациенту.

При установке инъекционной системы 100 для введения медицинской жидкости пациенту важно до введения обеспечить отсутствие газа в трубке. Введение газа, такого как воздух, в кровеносный сосуд пациента может привести к газовой эмболии, т.е. блокированию кровеносного сосуда, вызванному одним или более пузырьками воздуха или другого газа в кровеносной системе. При размещении на месте суточного набора 120 или набора 116 для пациента трубки заполнены воздухом. Поэтому перед введением газ, присутствующий в трубках, необходимо откачать. Вследствие длины трубок, из инъекционной системы 100 необходимо откачать большое количество газа.

Для продувки инъекционной системы 100 от всего газа, присутствующего перед введением, инъекционное устройство 110 всасывает, или втягивает, медицинскую жидкость из тары 104 для медицинской жидкости и, таким образом, заполняет линию 114 подачи медицинской жидкости. В этот момент инъекционное устройство 110 заполнено смесью медицинской жидкости и газа. Инъекционное устройство 110 затем устанавливают в определенном положении со средством сопряжения 112 с медицинской трубкой, направленным вверх, и, таким образом, газ собирается в указанном средстве 112 сопряжения с медицинской трубкой. Следует отметить, что заполнение инъекционного устройства 110 вызывает турбулентное течение медицинской жидкости, образующее в медицинской жидкости микропузырьки. Вследствие высокой вязкости медицинской жидкости (в частности в случае контрастного средства), микропузырькам может потребоваться несколько минут для достижения средства 112 сопряжения с медицинской трубкой. Поэтому обычным является ожидание в течение по меньшей мере 2 или 3 минут со средством 112 сопряжения с медицинской трубкой, направленным вверх. Затем, приводя в действие поршень, газ откачивают из инъекционного устройства 110 со средством 112 сопряжения с медицинской трубкой, все еще направленным вверх, в общую линию 102. Медицинская жидкость затем вводится в общую линию 102 для выталкивания газа наружу из общей линии 102 и, таким образом, продувки инъекционной системы 100.

В ходе введения может случиться так, что газ присутствует в инъекционном устройстве 110. Например, газ может образовываться при испарении медицинской жидкости. Кроме того, некоторые пузырьки, образующиеся при начальном заполнении инъекционной системы 100, могут блокироваться в трубке или у стенок инъекционного устройства 110 и не откачиваться при начальной продувке. Как следствие, в ходе введения инъекционное устройство 110 размещают так, что средство 112 сопряжения с медицинской трубкой направлено вниз, и, таким образом, газ, присутствующий в инъекционном устройстве 100, будет улавливаться в инъекционном устройстве 100 в стороне от средства 112 сопряжения с медицинской трубкой и не будет вводиться в общую линию 102.

Такой подход страдает от нескольких недостатков. Во-первых, инъекционное устройство 110 необходимо перемещать между двумя противоположными положениями: со средством 112 сопряжения с медицинской трубкой, направленным вверх или вниз. Это требует обеспечения возможности вращения инъектора 108. Во-вторых, такая продувка занимает значительное время, а инъекционная система 100 требует контроля оператора в ходе продувки. Оператор также должен оценивать качество продувки и принимать решение о завершении продувки. Как и в случае любого взаимодействия с человеком, зависимость от оператора может приводить к ошибкам. В-третьих, газ проталкивается по общей линии 102 медицинской жидкостью, которая также покидает инъекционную систему. Поэтому такой подход включает растрату медицинской жидкости и требует сбора растраченной медицинской жидкости на выходе инъекционной системы 100 с возможностью ошибки из-за неправильного обращения.

Кроме того, газ, по-прежнему присутствующий в инъекционном устройстве 110 после продувки, может вносить изменения в работу инъекционного устройства, даже если этот газ уловлен в инъекционном устройстве 110. Дозировкой медицинской жидкости обычно управляют посредством хода поршня инъекционного устройства 110. Газ является сжимаемым, поэтому изменение объема медицинской жидкости в инъекционном устройстве будет неточным. Кроме того, объем газа, уловленного в инъекционном устройстве 110, должен быть небольшим, иначе существует риск его введения в общую линию 102.

Соответственно, существует потребность в инъекционной системе, выполненной с возможностью откачки газа без необходимости в каком-либо привлечении оператора, быстро и всякий раз, когда газ присутствует в инъекционном устройстве.

Раскрытие изобретения

Предлагается инъекционное устройство для введения в медицинскую трубку медицинской жидкости из тары для медицинской жидкости, при этом указанное инъекционное устройство содержит:

- корпус, который определяет внутреннее пространство, проходящее в продольном направлении между верхним концом корпуса и нижним концом корпуса, причем нижний конец корпуса содержит средство сопряжения с медицинской трубкой, через которое медицинская жидкость может проникать во внутреннее пространство из тары для медицинской жидкости и покидать указанное внутреннее пространство для введения в медицинскую трубку,

- поршень, расположенный во внутреннем пространстве и выполненный с возможностью перемещения во внутреннем пространстве вдоль продольного направления, причем указанный поршень разграничивает верхнее пространство и нижнее пространство внутреннего пространства, причем указанное нижнее пространство выполнено с возможностью вмещения медицинской жидкости,

- канал откачки, причем указанный канал откачки проходит через поршень в продольном направлении от нижнего пространства к верхнему пространству внутреннего пространства,

- селектор, расположенный в канале откачки между нижней частью канала откачки и промежуточной частью канала откачки, причем указанная нижняя часть канала откачки соединена с нижним пространством, при этом селектор выполнен с возможностью выборочного пропускания газа через указанный селектор и перемещения по каналу откачки из нижней части в промежуточную часть канала откачки, причем указанный селектор выполнен для выборочного препятствования прохождению медицинской жидкости через указанный селектор и перемещению по каналу откачки из нижнего пространства в верхнее пространство внутреннего пространства,

- продувочный клапан, расположенный в канале откачки между промежуточной частью канала откачки и верхней частью канала откачки и выполненный с возможностью перемещения между конфигурацией блокирования, в которой продувочный клапан перекрывает канал откачки, и конфигурацией пропускания, в которой продувочный клапан оставляет указанный канал откачки открытым, при этом конфигурация пропускания продувочного клапана требует избыточного давления в промежуточной части канала откачки, вызываемого перемещением поршня к нижнему концу корпуса.

Настоящее изобретение обеспечивает возможность откачки газа из инъекционного устройства всякий раз, когда поршень перемещается для выталкивания медицинской текучей среды в медицинскую трубку. Поэтому продувка выполняется автоматически, без потребности в каком-либо вмешательстве оператора, и обеспечивает отсутствие введения газа в медицинскую трубку.

Другие предпочтительные, хотя и неограничивающие, аспекты настоящего изобретения являются следующими, по отдельности или в технически возможной комбинации:

- продувочный клапан выполнен с возможностью нахождения в конфигурации блокирования, когда поршень перемещается к верхнему концу корпуса;

- нижняя часть канала откачки выполнена с возможностью вмещения и медицинской жидкости, и газа, а промежуточная часть и верхняя часть канала откачки выполнены с возможностью вмещения только газа;

- верхнее пространство выполнено с возможностью поддержания при постоянном эталонном давлении, и избыточное давление в промежуточной части канала откачки соответствует давлению газа выше эталонного давления;

- поршень содержит нижнюю границу раздела, ограничивающую нижнее пространство внутреннего пространства, причем указанная нижняя граница раздела содержит вход канала откачки, которое открывается в самой высокой части указанной нижней границы раздела;

- нижняя граница раздела имеет выпуклую поверхность при рассмотрении из нижнего пространства внутреннего пространства, и вход канала откачки открывается в середине указанной нижней границы раздела, или нижняя граница раздела имеет вогнутую поверхность при рассмотрении из нижнего пространства внутреннего пространства, и вход канала откачки открывается на периферии указанной нижней границы раздела;

- селектор представляет собой поплавок, выполненный с возможностью плавания по медицинской жидкости и расположенный в полости, причем указанная полость содержит по меньшей мере проход, принадлежащий к каналу откачки, при этом указанный поплавок выполнен с возможностью перемещения в указанной полости вдоль продольного направления между конфигурацией блокирования, в которой поплавок запирает проход и, таким образом, перекрывает канал откачки, и открытой конфигурацией, в которой поплавок находится на расстоянии от прохода и, таким образом, оставляет канал откачки открытым;

- поплавок содержит по меньшей мере одну запирающую деталь и плавучую деталь, причем указанная запирающая деталь выполнена с возможностью запирания прохода, при этом плавучая деталь имеет увеличенное сечение относительно самого большого сечения запирающей детали;

- поплавок выполнен с возможностью запирания прохода с помощью двух отдельных зон, которые входят в контакт с седлом, определяющим проход;

- селектор представляет собой мембрану, проходящую поперек канала откачки, причем указанная мембрана является гидрофобной и выполненной с возможностью пропускания газа сквозь нее и препятствования прохождению сквозь нее медицинской жидкости;

- мембрана расположена в полости, и опорный элемент расположен в указанной полости у верхней стороны мембраны для механического поддерживания мембраны, причем указанный опорный элемент обеспечивает возможность прохождения газа сквозь мембрану и сквозь указанный опорный элемент.

Настоящее изобретение также относится к инъекционной системе, содержащей:

- инъекционное устройство, описанное в любом варианте осуществления,

- первый соединитель, выполненный с возможностью соединения с тарой для медицинской жидкости,

- линию подачи медицинской жидкости, выполненную с возможностью соединения первого соединителя со средством сопряжения с медицинской трубкой для подачи медицинской жидкости в инъекционную систему,

- общую линию, выполненную с возможностью соединения со средством сопряжения с медицинской трубкой и с линией пациента для введения медицинской жидкости в линию пациента.

Предпочтительно избыточное давление соответствует давлению в промежуточной части канала откачки, превышающему эталонное давление в верхнем пространстве на по меньшей мере первое пороговое значение давления, и

общая линия содержит пороговый клапан со вторым пороговым значением давления,

при этом первое пороговое значение давления ниже второго порогового значения давления.

Настоящее изобретение также относится к способу эксплуатации инъекционного устройства, описанного в любом варианте осуществления, при этом инъекционное устройство удерживается с верхним концом корпуса, направленным вверх, и нижним концом корпуса, направленным вниз, причем способ включает:

- этап заполнения, на котором поршень перемещается во внутреннем пространстве вдоль продольного направления к верхнему концу корпуса, вызывая проникновение медицинской жидкости из тары для медицинской жидкости и газа во внутреннее пространство через средство сопряжения с медицинской трубкой, при этом продувочный клапан находится в конфигурации блокирования,

- этап продувки, на котором поршень перемещается во внутреннем пространстве вдоль продольного направления к нижнему концу корпуса, и на котором газ откачивается из нижнего пространства в верхнее пространство внутреннего пространства через канал откачки, проходящий через поршень, в то время как селектор удерживает медицинскую жидкость в нижнем пространстве, при этом продувочный клапан находится в конфигурации пропускания.

Краткое описание чертежей

Другие аспекты, цели и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны при прочтении следующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления, данных в виде неограничивающих примеров, и выполненного со ссылкой на приложенные графические материалы, на которых:

на фиг. 1 представлен общий вид инъекционной системы с присоединенными к ней двумя единицами тары для медицинской жидкости;

на фиг. 2 представлен вид в поперечном сечении поршня инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления, в котором селектор представляет собой поплавок, в ходе этапа заполнения перед продувкой;

на фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении поршня инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления, в котором селектор представляет собой поплавок, в начале продувки;

на фиг. 4 представлен вид в поперечном сечении поршня инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления, в котором селектор представляет собой поплавок, в конце продувки;

на фиг. 5 представлен вид в поперечном сечении поршня инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления, в котором селектор представляет собой поплавок, в ходе этапа введения после продувки;

на фиг. 6 представлен вид в поперечном сечении поплавка, действующего в качестве селектора, согласно неограничивающим возможным вариантам осуществления;

на фиг. 7a, 7b, 7c представлены виды в поперечном сечении поплавка инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления в ходе двухступенчатого запирания канала откачки;

на фиг. 8 представлен в вид в поперечном сечении поршня инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления, в котором селектор представляет собой мембрану, в ходе этапа заполнения перед продувкой;

на фиг. 9 представлен в вид в поперечном сечении поршня инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления, в котором селектор представляет собой мембрану, в начале продувки;

на фиг. 10 представлен вид в поперечном сечении поршня инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления, в котором селектор представляет собой мембрану, в конце продувки;

на фиг. 11 представлен вид в поперечном сечении поршня инъекционного устройства согласно неограничивающему возможному варианту осуществления, в котором селектор представляет собой мембрану, в ходе этапа введения после продувки.

Осуществление изобретения

Инъекционное устройство согласно настоящему изобретению можно использовать в инъекционной системе 100, ранее описанной в отношении фиг. 1. Инъекционная система 100 не будет описана дополнительно за исключением инъекционного устройства 1.

Как показано на фиг. 2-5 и 8-11, инъекционное устройство 110 содержит корпус 2, который определяет внутреннее пространство 4, проходящее в продольном направлении между верхним концом корпуса 2 и нижним концом корпуса 2, причем нижний конец корпуса содержит средство 112 сопряжения с медицинской трубкой, через которое медицинская жидкость может проникать во внутреннее пространство 4 из тары 104 для медицинской жидкости и покидать указанное внутреннее пространство 4 для введения в общую линию 102. В отличие от предыдущих инъекционных устройств, инъекционное устройство 110 согласно настоящему изобретению выполнено с возможностью нахождения со средством 112 сопряжения с медицинской трубкой, направленным вниз. Пространственные термины, такие как «вниз», «вверх», «нижний», «верхний», «более высокий», «самый высокий», необходимо понимать как определяющие общепринятое относительное положение по отношению к вертикали, то есть к локальному направлению силы тяжести Земли. Причиной этого является то, что газ и медицинская жидкость подвергаются действию силы тяжести, и в настоящем изобретении сила тяжести используется для надлежащей откачки газа. Как следствие, при использовании нижний конец корпуса 2 расположен ниже верхнего конца корпуса 2. Корпус 2 обычно представляет собой полый цилиндрический корпус, например, изготовленный из стекла или пластикового материала, также называемый цилиндром.

Инъекционное устройство 110 также содержит поршень 6, расположенный во внутреннем пространстве 4 и выполненный с возможностью перемещения во внутреннем пространстве 4 вдоль продольного направления, т.е. между верхним концом корпуса 2 и нижним концом корпуса 2. Поршень 6 разграничивает верхнее пространство 4b и нижнее пространство 4а внутреннего пространства. Нижнее пространство 4а выполнено с возможностью вмещения медицинской жидкости, тогда как верхнее пространство 4b не предназначено для вмещения какой-либо жидкости. Поршень 6 обеспечивает герметичное уплотнение между верхним пространством 4b и нижним пространством 4а. Для этого поршень 6 снабжен по меньшей мере одним периферийным уплотнением 8, 10, например, изготовленным из каучука, и, предпочтительно, двумя периферийными уплотнениями 8, 10 на разной высоте вдоль продольного направления. Каждое периферийное уплотнение 8, 10 прижимается к стенке корпуса 2, обеспечивая непроницаемое уплотнение. Как в изображенном примере, периферийное уплотнение 8, 10 может представлять собой X-образное кольцо, но также может представлять собой уплотнительное кольцо.

Из-за непроницаемого уплотнения, обеспечиваемого поршнем 6, давление между верхним пространством 4b и нижним пространством 4а внутреннего пространства 4 может значительно отличаться. Давление в верхнем пространстве 4b поддерживается при эталонном давлении, которое является приблизительно постоянным и по существу не зависит от хода поршня 6. Это эталонное давление обычно представляет собой атмосферное давление, например давление в окружающей среде системы. Предпочтительно верхний конец корпуса 2 по меньшей мере частично открыт, и, таким образом, давление внутри верхнего пространства 4b соответствует атмосферному давлению вне зависимости от хода поршня 6. Напротив, давление в нижнем пространстве 4а внутреннего пространства 4 зависит от содержимого указанного нижнего пространства 4а и от хода поршня 6. В приведенном ниже описании «избыточное давление» представляет собой давление выше эталонного давления, а «разрежение» представляет собой давление ниже эталонного давления.

Поршень 6 присоединен к штоку 12 поршня, например, посредством выступа 14 на верхней части поршня 6, введенного в зацепление в указанном штоке 12 поршня. Шток 14 поршня приводится в движение инъектором 108 и вызывает перемещение поршня 6 во внутреннем пространстве 4 вдоль продольного направления. Поршень 6 может быть образован из нескольких деталей, собранных одна с другой. В изображенном примере поршень 6 содержит нижнюю деталь 6а, промежуточную деталь 6b и верхнюю деталь 6с. Для сборки деталей поршня можно использовать такие соединители, как винты 16.

Поршень 6 содержит канал откачки, расположенный внутри поршня 6. Канал проходит через поршень 6 в продольном направлении от нижнего пространства 4а до верхнего пространства 4b внутреннего пространства 4. Как подразумевается, канал откачки откачивает в верхнее пространство 4b газ, присутствующий в нижнем пространстве 4а. Обычно канал откачки не является прямолинейным и может перекрываться или открываться в разных местах при помощи компонентов поршня 6, как описано ниже. В частности, канал откачки содержит нижнюю часть 17а, промежуточную часть 17b и верхнюю часть 17с. Нижняя часть 17а канала откачки соединена с нижним пространством 4а, в то время как верхняя часть 17с канала откачки соединена с верхним пространством 4с. Промежуточная часть 17b находится между нижней частью 17а и верхней частью.

Поршень 6 содержит нижнюю границу 18 раздела, ограничивающую нижнее пространство 4а внутреннего пространства 4, причем указанная нижняя граница 18 раздела содержит вход 20 канала откачки. Предпочтительно вход 20 открывается в самой верхней части нижней границы 18 раздела для надлежащей откачки всего газа, присутствующего в нижнем пространстве, без улавливания какого-либо газа в нижнем пространстве 4а внутреннего пространства у нижней границы 18 раздела. Предпочтительно нижняя граница 18 раздела имеет поверхность с вершиной, указывающей в направлении верхнего конца корпуса, и вход 20 канала откачки открывается в указанной вершине. Например, нижняя граница 18 раздела имеет выпуклую поверхность при рассмотрении из нижнего пространства 4а внутреннего пространства, и вход 20 канала откачки открывается в середине указанной нижней границы 18 раздела, как в изображенном примере. Например, поверхность нижней границы 18 раздела может соответствовать поверхности конуса, усеченного конуса или пирамиды, указывающей вверх. Альтернативно нижняя граница 18 раздела может иметь вогнутую поверхность при рассмотрении из нижнего пространства 4а внутреннего пространства, и вход 20 канала откачки открывается на периферии указанной нижней границы 18 раздела. Например, нижняя граница 18 раздела может содержать канавку, расположенную на периферии нижней границы 18 раздела, и вход 20 канала откачки может открываться в этой канавке.

Поршень 6 содержит продувочный клапан 22, расположенный в канале откачки между промежуточной частью 17b канала откачки и верхней частью 17с канала откачки. Продувочный клапан 22 выполнен с возможностью перемещения между конфигурацией блокирования, в которой продувочный клапан 22 перекрывает канал откачки, и конфигурацией пропускания, в которой продувочный клапан 22 оставляет канал откачки открытым. Конфигурация пропускания продувочного клапана 22 требует избыточного давления в промежуточной части 17b канала откачки относительно эталонного давления в верхнем пространстве 4b, вызываемого перемещением поршня 6 к нижнему концу корпуса 2. Так как верхнее пространство 4b находится при эталонном давлении (например, атмосферном давлении), «избыточное давление» означает давление выше эталонного давления. Точнее избыточное давление, необходимое для конфигурации пропускания продувочного клапана 22, соответствует давлению в промежуточной части 17b канала откачки, превышающему эталонное давление в верхнем пространстве 4b и верхней части 17с канала откачки на по меньшей мере первое пороговое значение давления. Продувочный клапан 22 выполнен с возможностью нахождения в конфигурации блокирования, когда поршень 6 перемещается к верхнему концу корпуса 2, так как в промежуточной части 17b отсутствует избыточное давление относительно эталонного давления в верхнем пространстве 4b, и вместо него имеет место разрежение, т.е. давление ниже эталонного давления.

Поршень 6 также содержит селектор 24, 60, расположенный в канале откачки между нижней частью 17а канала откачки и промежуточной частью 17b канала откачки. Селектор 24, 60 выполнен с возможностью выборочного пропускания газа через указанный селектор 24, 60 и перемещения по каналу откачки из нижней части 17а в промежуточную часть 17b канала откачки. Селектор 24, 60 также выполнен с возможностью выборочного препятствования прохождению медицинской жидкости через указанный селектор 24, 60 и перемещения по каналу откачки из нижней части 17а в промежуточную часть 17b канала откачки, а также, как следствие, ее перемещения по каналу откачки из нижнего пространства 4а в верхнее пространство 4b внутреннего пространства. Как следствие, нижняя часть 17а канала откачки представляет собой смешанную часть, выполненную с возможностью вмещения и медицинской жидкости, и газа, а промежуточная часть 17b и верхняя часть 17с канала являются газовыми частями, выполненными с возможностью вмещения только газа.

Продувочный клапан 22 расположен выше селектора 24, 60 в продольном направлении от нижнего пространства 4а к верхнему пространству 4b внутреннего пространства. Таким образом, продувочный клапан 22 расположен в газовой части канала откачки и не находится в контакте с какой-либо жидкостью.

В конфигурации блокирования продувочный клапан 22 герметизирует выпускное отверстие 26 между промежуточной частью 17b и верхней частью 17с канала откачки. В конфигурации пропускания продувочный клапан 22 оставляет указанное выпускное отверстие 26 открытым. В изображенном примере между промежуточной частью 17b и верхней частью 17с канала откачки находятся два выпускных отверстия 26. Может предусматриваться больше или меньше выпускных отверстий 26 до тех пор, пока их можно герметизировать при помощи продувочного клапана 22.

Предпочтительно, как изображено в изображенном варианте осуществления, продувочный клапан 22 представляет собой зонтичный клапан, содержащий уплотнительный диск 22а в форме перегородки и стержень 22b. Стержень 22b входит в зацепление в отверстии 28 в неподвижной части поршня 6, представляет увеличенную нижнюю часть с сечением больше сечения отверстия 28 и, таким образом, закрепляет продувочный клапан 22. Уплотнительный диск 22а в форме перегородки расположен над по меньшей мере одним выпускным отверстием 26, которое является частью канала откачки, и отделяет промежуточную часть 17b от верхней части 17с канала откачки. Зонтичный клапан может являться деформируемым и/или может быть выполнен с возможностью перемещения по отверстию 28, расположенному в неподвижной части поршня 6, для изменения конфигурации (например, вследствие деформации стержня). В конфигурации пропускания уплотнительный диск 22а находится в стороне от выпускного отверстия 26 вследствие более высокого давления газа в промежуточной части 17b и, таким образом, позволяет газу проходить через указанное выпускное отверстие 26. В конфигурации блокирования уплотнительный диск 22а прижимается к выпускному отверстию 26 вследствие более высокого давления газа в верхней части 17с канала откачки и, таким образом, герметизирует указанное выпускное отверстие 26 и перекрывает канал откачки. Например, зонтичный клапан может быть изготовлен из эластомера каучукового типа или из силикона.

Селектор 24, 60 может представлять собой, например, поплавок 24, выполненный с возможностью плавания по медицинской жидкости, или гидрофобную мембрану 60. Способ эксплуатации инъекционного устройства с поплавком 24 в качестве селектора будет описан ниже со ссылкой на фиг. 2-7, а далее, со ссылкой на фиг. 8-11, будет описан способ эксплуатации инъекционного устройства с мембраной 60 в качестве селектора. За исключением селектора 24, 60, описываемые ниже признаки инъекционных устройств 110 и способы можно применять к любому варианту осуществления.

Селектор представляет собой поплавок

На фиг. 2 инъекционное устройство 110 показано перед продувкой, например, в ходе этапа заполнения, на котором инъекционное устройство 110 заполняется медицинской жидкостью и нежелательным газом. В ходе этапа заполнения шток 12 поршня приводится в движение вверх, например, посредством инъектора 108, действующего на указанный шток 12 поршня, и, таким образом, вызывается перемещение поршня 6 во внутреннем пространстве 4 вдоль продольного направления к верхнему концу корпуса 2, т.е. вверх. Нижнее пространство 4а расширяется, что приводит к падению давления газа в указанном нижнем пространстве 4а ниже эталонного давления газа, например атмосферного давления, в верхнем пространстве 4b.

Так как селектор 24 позволяет газу перемещаться из нижней части 17а в промежуточную часть 17b канала откачки, пониженное давление в нижнем пространстве 4а также обнаруживается в нижней части 17а и промежуточной части 17b канала откачки. Однако, так как для нахождения в конфигурации пропускания продувочный клапан 22 требует избыточного давления в промежуточной части 17b канала откачки, продувочный клапан 22 остается в конфигурации блокирования. Точнее продувочный клапан 22 прижимается вниз, герметизируя выпускное отверстие 26 и, таким образом, перекрывая канал откачки в конфигурации блокирования.

Расширение нижнего пространства 4а в сочетании с перекрытием канала откачки продувочным клапаном 22 фактически создает в нижнем пространстве 4а разрежение, т.е. давление ниже эталонного давления. Давление в нижнем пространстве 4а понижается до достижения давления открытия первого трубчатого клапана 130, которое, например, заключено в диапазоне от 0,2 бар до 0,5 бар ниже эталонного давления. Открытие первого трубчатого клапана 130 создает всасывание медицинской жидкости для компенсации разрежения в нижнем пространстве 4а. Медицинская жидкость перемещается по линии 114 заполнения, соединенной с тарой 104 для медицинской жидкости, заполняя нижнее пространство 4а. Газ, присутствующий в трубке, также всасывается в нижнее пространство 4а.

Постепенно, по мере того, как нижнее пространство 4а становится заполненным медицинской жидкостью и газом, давление в нижнем пространстве 4а повышается и становится ближе к атмосферному давлению. Когда давление в нижнем пространстве 4а достигает давления закрытия первого трубчатого клапана 130 (по существу подобного давлению открытия), первый трубчатый клапан 130 закрывается, и заполнение прекращается. В конце этапа заполнения нижнее пространство 4а заполняется некоторым объемом газа 32 над объемом медицинской жидкости 34. Давление газа в нижнем пространстве 4а по-прежнему ниже давления газа в верхнем пространстве 4b, так как повышение давления было прекращено при закрытии первого трубчатого клапана 130 до того, как разрежение было полностью скомпенсировано. Как следствие, продувочный клапан 22 остается в конфигурации блокирования.

Как разъяснено выше, после заполнения инъекционного устройства 110 газ необходимо откачать из нижнего пространства 4а в ходе продувки. Эту продувку выполняют, приводя поршень 6 в движение вниз, как показано на фиг. 3. Поршень 6 перемещается во внутреннем пространстве 4 вдоль продольного направления к нижнему концу корпуса 2. Нижнее пространство 4а сокращается, и давление газа в нижнем пространстве 4а повышается до тех пор, пока разность давлений между давлением газа в промежуточной части 17b, по-прежнему сообщающейся с нижним пространством 4а, и эталонным давлением газа в верхнем пространстве 4b не станет выше порогового значения давления открытия продувочного клапана 22, т.е. до тех пор, пока разность давлений не достигнет первого порогового значения давления.

Как указано выше, продувочный клапан 22 выполнен с возможностью перемещения в конфигурацию пропускания в ответ на превышение избыточным давлением в нижнем пространстве 4а эталонного давления в верхнем пространстве 4b на по меньшей мере пороговое значение давления открытия продувочного клапана 22 (например, на разность давлений от 20 мбар до 100 мбар между избыточным давлением и эталонным давлением). Поэтому продувочный клапан 22 перемещается в конфигурацию пропускания и, таким образом, открывает канал откачки. В изображенном примере уплотнительный диск 22а перемещается в сторону от выпускных отверстий 26 и, таким образом, освобождает указанные выпускные отверстия 26.

Газ откачивается из нижнего пространства 4а в верхнее пространство 4b внутреннего пространства 4 через канал откачки, проходящий через поршень 6. В частности, газ поступает в канал откачки через вход 20, затем перемещается по нижней части 17а канала откачки, затем - по промежуточной части 17b канала откачки, затем - через выпускные отверстия 26, и, наконец, по верхней части 17с, достигая верхнего пространства. Это показано на фиг. 3 пунктирной стрелкой.

Когда поршень 6 перемещается вниз, в то время как газ откачивается через канал откачки, поршень достигает объема медицинской жидкости в нижнем пространстве 4а. В частности, нижняя граница 18 раздела входит в контакт с медицинской жидкостью, а газ выталкивается обратно к входу 20 канала откачки до тех пор, пока вход 20 не откроется в самой высокой части указанной нижней границы 18 раздела. Таким образом, газ откачивается из нижнего пространства 4а до достижения медицинской жидкостью входа 20 канала откачки. Когда весь газ откачан, медицинская жидкость проникает через вход 20 в нижней границе 18 раздела поршня 6 и заполняет нижнюю часть 17а канала откачки.

Как изображено, нижняя часть 17а канала откачки может содержать полость 36, в которой расположен селектор 24, и медицинская жидкость начинает заполнять полость 36. Селектор представляет собой поплавок 24, выполненный с возможностью плавания по медицинской жидкости, и полость 36 выполнена с для обеспечения возможности перемещения поплавка 24 в верхнюю и нижнюю части полости 36 вдоль продольного направления. Полость 36 содержит по меньшей мере проход 38, образующий границу между нижней частью 17а и промежуточной частью 17b канала откачки. Проход 38 расположен в верхней части полости 36. Поплавок 24 выполнен с возможностью перемещения в полости 36 вдоль продольного направления между конфигурацией блокирования, в которой поплавок 24 запирает проход 38 и, таким образом, перекрывает канал откачки, и открытой конфигурацией, в которой поплавок 24 находится на расстоянии от прохода 36 и, таким образом, оставляет канал откачки открытым и незаблокированным.

Точнее, когда полость 36 заполнена газом 32, поплавок 24 остается в нижней части полости 36, оставляя проход 38 открытым и, таким образом, оставляя незаблокированным канал откачки. Когда медицинская жидкость достигает полости 36, поплавок 24 начинает плавать по медицинской жидкости и, таким образом, перемещается вверх, переносимый медицинской жидкостью 34, в соответствии с направленной вверх выталкивающей силой, то есть силой, прикладываемой к поплавку медицинской жидкостью (закон Архимеда). Под действием этой силы поплавок 24 перемещается вверх до достижения верхней части полости 36 и блокирует проход 38.

Проход 38 определяется периферией, образующей седло 40 для поплавка 24, обращенное к указанному поплавку 24. Поплавок запирает проход 38, прижимаясь к седлу. Седло 40 изготовлено, например, из металла или пластика, такого как термопластичный полиуретан, полиоксиметилен, поликарбонат, поливинилхлорид и т.д. Преимущественно седло 40 изготовлено из материала с модулем упругости более 2500 МПа (мегапаскалей). Предпочтительно седло 40 имеет сечение, уменьшающееся в направлении промежуточной части 17b канала откачки, а форма седла 40 по меньшей мере частично представляет собой, например, полый усеченный конус. Для упрочнения седла, в частности тогда, когда это седло изготовлено из высокодеформируемого материала, над седлом 40 может быть предусмотрен усиливающий элемент 42, такой как шайба.

Как в примере, изображенном на фиг. 6, поплавок 24 содержит по меньшей мере запирающую деталь 24а, выполненную с возможностью запирания прохода 38. Обычно проход 38 имеет круглое сечение, и запирающая деталь 24а поплавка 24 также имеет круглое сечение. Например, запирающая деталь 24а поплавка 10 может иметь по меньшей мере частично эллиптическую форму или сферическую форму, или коническую форму, подобную сосне. Например, поплавок 24 может представлять собой просто шарик. Предпочтительно, запирающая деталь 24 поплавка покрыта деформируемым материалом для лучшей герметизации прохода 38, когда поплавок 24 прижимается к седлу 40.

Предпочтительно поплавок 24а содержит плавучую деталь 24b с сечением, увеличенным относительно самой большого сечения запирающей детали 24а, при этом указанная плавучая деталь 24b поддерживает запирающую деталь 24а. Поплавок может состоять из двух деталей, как на фиг. 6, или может являться цельным, включающим запирающую деталь 24а и плавучую деталь 24b. Запирающая деталь 24а поплавка 24 представляет собой, например, шарик. Плавучая деталь 24b поплавка 24 имеет диаметр больше самого большого диаметра запирающей детали 24а поплавка, т.е. части в виде шарика. Самый большой диаметр плавучей детали 24b поплавка 24 (перпендикулярно продольному направлению) делает поплавок 24 более чувствительным к малому усилию, прикладываемому медицинской жидкостью 34 к поплавку 24. Эта повышенная чувствительность обеспечивает возможность продвижения поплавка 24 вверх, когда медицинская жидкость достигает поплавка 24 и, таким образом, обеспечивает то, что медицинская жидкость не достигает прохода 38 до того, как проход будет заперт поплавком 24.

Когда медицинская жидкость 34 входит в контакт с поплавком 24, например с плавучей деталью 24b поплавка 24, поплавок 24 начинает плавать и, таким образом, перемещается вверх до достижения седла 40. Форма поплавка 24 и форма седла 40 выполнены так, что при прижатии поплавка 24 к седлу 40 создается непрерывное уплотнение. В этот момент проход 38 запирается, и через запертый проход 38 не могут проходить ни газ, ни медицинская жидкость. Небольшой объем газа может улавливаться в полости 36, т.е. в нижней части канала откачки, между запертым проходом 38 и поверхностью медицинской жидкости 34. Этот небольшой объем позволяет седлу оставаться сухим и позволяет избежать осаждения какого-либо вещества на седле 40. Небольшой объем, например, может представлять собой объем менее 10 мл при атмосферном давлении. Этот небольшой объем может иметь достаточную величину, для того чтобы поплавок 24 был сухим. Плотность поплавка 24 и взаимодополняющие формы запирающей детали 24а и седла 40 выбраны так, чтобы свести к минимуму объем уловленного воздуха и, в то же время, удерживать медицинскую жидкость в стороне от седла 40. Например, сечение седла может уменьшаться в направлении промежуточной части 17b канала откачки.

При запирании прохода 38 газ не покидает область избыточного давления в нижней части 17а канала откачки для достижения промежуточной части 17b. Как следствие, давление в промежуточной части 17b выше запертого прохода 38 падает до тех пор, пока разность между давлением в промежуточной части 17b и эталонным давлением не достигнет порогового значения давления закрытия продувочного клапана 22, которое несколько превышает эталонное давление, так как верхнее пространство 4b находится при указанном эталонном давлении. Например, пороговое значение давления закрытия продувочного клапана 22 может соответствовать положительной разности давлений от 20 мбар до 100 мбар между давлением в промежуточной части 17b и эталонным давлением. Предпочтительно пороговое значение давления закрытия и пороговое значение давления открытия являются по существу равными, однако они также могут отличаться. Как следствие, продувочный клапан 22 в этот момент является закрытым (фиг. 5) в конфигурации блокирования. В этом примере уплотнительный диск 22а перекрывает выпускное отверстие 26. Этап продувки завершается. В промежуточной части 17b остается небольшой объем газа 32 под остаточным избыточным давлением (т.е. несколько превышающим эталонное давление). Остаточное избыточное давление не является достаточно высоким для того чтобы вызвать открытие выпускных отверстий 26 продувочным клапаном 22. Остаточное избыточное давление обеспечивает отсутствие возможности проникновения воздуха под атмосферным давлением из верхнего пространства 4b в промежуточную часть 17b канала откачки, что, таким образом, позволяет избежать поступления нестерильного воздуха в стерильную зону, где циркулирует медицинская жидкость.

Способ может включать дополнительный этап заполнения, который происходит после этапа продувки и перед этапом введения. Дополнительный этап заполнения обеспечивает возможность заполнения нижнего пространства 4а точно предписанным объемом 34 медицинской жидкости, что было невозможно на первом этапе заполнения вследствие присутствия объема 32 газа, приводящего к неточному измерению объема (обычно основанному на ходе поршня 36).

Способ может дополнительно включать этап введения, на котором поршень перемещается во внутреннем пространстве вдоль продольного направления к нижнему концу корпуса, и медицинская жидкость покидает указанное нижнее пространство внутреннего пространства для введения в медицинскую трубку. Так как канал откачки перекрыт, при нажатии поршня 6 вниз давление в нижнем пространстве 4а повышается. Когда давление в нижнем пространстве 4а достигает давления открытия второго трубчатого клапана 140, второй трубчатый клапан 140 открывается, и медицинская жидкость 34 может покинуть нижнее пространство 4а и переместиться по общей линии 102 до достижения линии 116 пациента. Таким образом, медицинскую жидкость можно ввести без какого-либо газа. В ходе введения поплавок 24 входит в контакт с медицинской жидкостью.

Следует отметить, что пороговое значение давления открытия продувочного клапана 22 (т.е. первое пороговое значение давления) меньше порогового значения открытия (второго порогового значения давления) второго трубчатого клапана 140, поэтому в случае необходимости откачки газа продувочный клапан 22 открывается до открытия второго трубчатого клапана 140. Однако в ходе этого этапа введения запирание прохода 38 селектором (поплавком 24) означает, что давление повышается в нижнем пространстве 4а, но не повышается в изолированной промежуточной части 17b канала откачки. Поэтому продувочный клапан 22 остается в конфигурации блокирования.

В качестве варианта, как изображено на фиг. 7a, 7b и 7c, селектор может представлять собой поплавок 50 с двухступенчатым запиранием канала откачки. Поплавок 50 выполнен с возможностью запирания прохода 38 с помощью двух отдельных зон, которые входят в контакт с седлом 40, определяющим проход 38. Для этого поплавок 50 содержит первую запирающую деталь 50а и вторую запирающую деталь 50b, которые расположены так, что, когда поплавок 50 перемещается вверх для запирания прохода 38, первая запирающая деталь 50а сначала взаимодействует с седлом 40, образуя первое уплотнение, а затем вторая запирающая деталь 50b взаимодействует с седлом 40, образуя второе уплотнение.

Предпочтительно первая запирающая деталь 50а обращена к проходу 38, тогда как вторая запирающая деталь 50b содержит уплотнительную часть 52, выполненную с возможностью взаимодействия с седлом 40, которая окружает первую запирающую деталь 50а (в проекции на плоскость, перпендикулярную продольному направлению). Как следствие, когда поплавок 50 перемещается вверх, второе уплотнение окружает первое уплотнение. В изображенном примере первая запирающая деталь 50а поплавка 50 может быть такой же, как вышеописанная запирающая деталь, и, как изображено, может представлять собой шарик. Вторая запирающая деталь 50b поплавка 50 может соответствовать ранее описанной плавучей детали 24b поплавка. Вторая запирающая деталь 50b может по-прежнему являться увеличенной относительно первой запирающей детали 50а, но в данном случае она также содержит по меньшей мере одну уплотнительную часть 52, выступающую вверх вокруг верхней части. Предпочтительно высшая точка уплотнительной части 52 находится ниже высшей точки первой запирающей детали 50а, и, таким образом, первое уплотнение возникает перед вторым уплотнением. Следует отметить, что, как и ранее, поплавок 50 может представлять собой цельный поплавок, даже если изображен поплавок из двух деталей.

Седло 40 может быть приспособлено к поплавку 50 этого типа. Седло 40 может определять две части в виде стенок прохода 38, соответствующие первому седлу 40а и второму седлу 40b. Второе седло 40b окружает первое седло 40а (в проекции на плоскость, перпендикулярную продольному направлению). Предпочтительно первое седло 40а является деформируемым (например, имеет твердость 20-30 ShA (по шкале Шора А) для обеспечения возможности продолжения перемещения поплавка 50 вверх, для того чтобы поплавок 50 мог войти в контакт со вторым седлом 40b после деформации первого седла 40а.

На фиг. 7a поплавок 50 находится в стороне от седел 40а, 40b и не запирает проход 38. Газ может проходить через проход 38 для откачки в верхнее пространство 4b. На фиг. 7b поплавок 50 начинает плавать по медицинской жидкости и, таким образом, перемещается вверх к седлам 40а, 40b. Первая запирающая деталь 50а поплавка входит в контакт с первым седлом 40а и приводит к образованию первого уплотнения, как описано выше. Проход 38 запирается посредством первого запирания. По мере того, как поршень 6 по-прежнему перемещается вниз, давление в полости 36 нижней части 17а канала откачки повышается, и медицинская жидкость заполняет полость 36. Поплавок 50 продолжает давить на первое седло 40а, которое деформируется под действием усилия, прикладываемого поплавком 50. Таким образом, поплавок 50 может двигаться вверх, и уплотнительная часть 52 второй запирающей детали 50b входит в контакт со вторым седлом 40b. Возникает второе запирание, изображенное на фиг. 7c.

В этом варианте под запертым проходом улавливается больший объем газа, а второе уплотнение обеспечивает отсутствие соприкосновения медицинской жидкости с первой запирающей деталью 50а, которая остается сухой и лишенной какого-либо загрязнителя. Первая запирающая деталь 50а остается чистой и обеспечивает возникновение первого уплотнения.

Селектор представляет собой мембрану

Со ссылкой на фиг. 8-11 будет описан способ эксплуатации инъекционного устройства 110 с мембраной 60 в качестве селектора. Мембрана 60 проходит поперек канала откачки, разграничивая нижнюю часть 17а и промежуточную часть 17b канала откачки. Мембрана 60 является гидрофобной и выполненной для обеспечения возможности прохождения газа через нее и, в то же время, препятствования прохождению через нее медицинской жидкости. В этом примере мембрана 60 расположена в полости с сечением (перпендикулярно продольному направлению) больше, чем у входа 20 канала откачки. Это не является необходимым, и вход 20 может иметь большее сечение, чем полость 36. Однако большее сечение полости увеличивает поверхность мембраны 60, которая может давать газу возможность прохождения сквозь нее, и, таким образом, ускоряет продувку.

На фиг. 8 инъекционное устройство 110 показано перед продувкой, например, в ходе этапа заполнения, на котором инъекционное устройство 110 заполняется медицинской жидкостью и нежелательным газом. В ходе этапа заполнения шток 12 поршня приводится в движение вверх, например, посредством инъектора 108, действующего на указанный шток 12 поршня, и, таким образом, вызывается перемещение поршня 6 во внутреннем пространстве 4 вдоль продольного направления к верхнему концу корпуса 2, т.е. вверх. Нижнее пространство 4а расширяется, что приводит к падению давления газа в указанном нижнем пространстве 4а ниже давления газа, например атмосферного давления, в верхнем пространстве 4b.

Так как мембрана 60 позволяет газу перемещаться из нижней части 17а в промежуточную часть 17b канала откачки, пониженное давление в нижнем пространстве 4а также обнаруживается в нижней части 17а и промежуточной части 17b канала откачки. Однако, так как для нахождения в конфигурации пропускания продувочный клапан 22 требует избыточного давления в промежуточной части 17b канала откачки, продувочный клапан 22 остается в конфигурации блокирования. Точнее продувочный клапан 22 прижимается вниз, герметизируя выпускное отверстие 26 и, таким образом, перекрывая канал откачки.

Расширение нижнего пространства 4а в сочетании с перекрытием канала откачки продувочным клапаном 22 фактически создает в нижнем пространстве 4а разрежение, т.е. давление ниже эталонного давления. Давление понижается до достижения давления открытия первого трубчатого клапана 130, которое, например, заключено в диапазоне от 0,2 бар до 0,5 бар ниже эталонного давления. Открытие первого трубчатого клапана 130 создает всасывание медицинской жидкости для компенсации разрежения в нижнем пространстве 4а. Медицинская жидкость перемещается по линии 114 заполнения, соединенной с тарой 104 для медицинской жидкости, заполняя нижнее пространство 4а. Газ, присутствующий в трубке, также всасывается в нижнее пространство 4а.

Постепенно, по мере того, как нижнее пространство 4а становится заполненным объемом 34 медицинской жидкости и объемом 32 газа, давление в нижнем пространстве 4а повышается и становится ближе к атмосферному давлению. Когда давление в нижнем пространстве 4а достигает давления закрытия первого трубчатого клапана 130 (по существу подобного давлению открытия), первый трубчатый клапан 130 закрывается, и заполнение прекращается. В конце этапа заполнения нижнее пространство 4а заполнено объемом 32 газа над объемом медицинской жидкости 34. Давление газа в нижнем пространстве 4а по-прежнему ниже давления газа в верхнем пространстве 4b, так как повышение давления было прекращено при закрытии первого трубчатого клапана 130 до того, как разрежение было полностью скомпенсировано. Как следствие, продувочный клапан 22 остается в конфигурации блокирования.

Как разъяснено выше, после заполнения инъекционного устройства 110 газ необходимо откачать из нижнего пространства 4а в ходе продувки. Эту продувку выполняют, приводя поршень 6 в движение вниз, как показано на фиг. 9. Поршень 6 перемещается во внутреннем пространстве 4 вдоль продольного направления к нижнему концу корпуса 2. Нижнее пространство 4а сокращается, и давление газа в нижнем пространстве 4а повышается до тех пор, пока разность давлений между давлением газа в промежуточной части 17b, по-прежнему сообщающейся с нижним пространством 4а, и давлением газа в верхнем пространстве 4b не станет выше порогового значения давления открытия продувочного клапана 22, т.е. до тех пор, пока разность давлений не достигнет первого порогового значения давления.

Как указано выше, продувочный клапан 22 выполнен с возможностью перемещения в конфигурацию пропускания в ответ на превышение избыточным давлением в нижнем пространстве 4а эталонного давления в верхнем пространстве 4b на по меньшей мере пороговое значение давления открытия продувочного клапана 22 (например, на разность давлений от 20 мбар до 100 мбар между избыточным давлением и эталонным давлением). Поэтому продувочный клапан 22 перемещается в конфигурацию пропускания и, таким образом, открывает канал откачки. В изображенном примере уплотнительный диск 22а перемещается в сторону от выпускных отверстий 26 и, таким образом, освобождает указанные выпускные отверстия 26.

Газ откачивается из нижнего пространства 4а в верхнее пространство 4b внутреннего пространства 4 через канал откачки, проходящий через поршень 6. В частности, газ поступает в канал откачки через вход 20 канала откачки, затем перемещается по нижней части 17а канала откачки, проходит через мембрану 60, затем перемещается по промежуточной части 17b канала откачки, затем - через выпускные отверстия 26, и, наконец, по верхней части 17с, достигая верхнего пространства 4b. Это показано на фиг. 9 пунктирной стрелкой.

Когда поршень 6 перемещается вниз, в то время как газ откачивается через канал откачки, поршень достигает объема медицинской жидкости в нижнем пространстве 4а. В частности, нижняя граница 18 раздела входит в контакт с медицинской жидкостью, а газ выталкивается обратно к входу 20 канала откачки до тех пор, пока вход 20 не откроется в самой высокой части указанной нижней границы 18 раздела. Таким образом, газ откачивается из нижнего пространства 4а до достижения медицинской жидкостью входа 20 канала откачки. Когда весь газ откачан, медицинская жидкость проникает через вход 20 в нижней границе 18 раздела поршня 6 и заполняет нижнюю часть 17а канала откачки.

Как изображено, мембрана 60 может быть расположена в полости 36, медицинская жидкость начинает заполнять полость 36, и одновременно газ покидает нижнюю часть полости 36, принадлежащую нижней части 17а канала откачки, достигая верхней части полости 36, принадлежащей промежуточной части 17b канала откачки. Мембрана 60 выполнена с возможностью пропускания газа сквозь нее и, в то же время, препятствования прохождению сквозь нее медицинской жидкости. Мембрана 60 представляет собой гидрофобную ткань и может быть изготовлена, например, из PET (полиэтилентерефталата), ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирола), PA (полиамида) или другого пластикового материала, или из медицинской нержавеющей стали. Мембрана 60 может быть покрыта, например, PTFE (политетрафторэтиленом), ePTFE (вспененным политетрафторэтиленом) или другим гидрофобным исходным материалом.

Мембрану 60 можно охарактеризовать посредством ее воздухопроницаемости и размера пор. В частности, для мембраны 60 допускается чрезвычайно низкая воздухопроницаемость, такая как, например, 5 л/м²/с при 120 Па⋅с или менее. Низкая воздухопроницаемость обеспечивает возможность малого размера пор в мембране. Например, размер пор мембраны 60 может находиться в диапазоне приблизительно от 0,01 микрон до 0,25 микрон. Необязательно, мембрана 60 может содержать небольшие поры с размером 0,07 микрон или менее. Например, толщина ткани мембраны 60 может составлять приблизительно 200 микрон.

Когда медицинская жидкость входит в контакт с мембраной 60, мембрана 60 препятствует прохождению через нее медицинской жидкости, и медицинская жидкость блокируется в нижней части полости 36, принадлежащей нижней части 17а канала откачки. Так как газ по-прежнему покидает промежуточную часть 17b канала откачки, достигая верхнего пространства 4b, и, в то же время, газ больше не прибывает в указанную промежуточную часть 17b из нижней части 17а, давление в промежуточной части 17b канала откачки понижается до тех пор, пока разность между давлением в промежуточной части 17b и эталонным давлением не достигнет порогового значения давления закрытия продувочного клапана 22, которое несколько превышает эталонное давление, так как верхнее пространство 4b находится при указанном эталонном давлении. Например, пороговое значение давления закрытия продувочного клапана 22 может соответствовать положительной разности давлений от 20 мбар до 100 мбар между давлением в промежуточной части 17b и эталонным давлением. Предпочтительно пороговое значение давления закрытия и пороговое значение давления открытия являются по существу равными, однако они также могут отличаться. Как следствие, продувочный клапан 22 в этот момент является закрытым (фиг. 11), причем уплотнительный диск 22а покрывает выпускное отверстие 26. В этот момент продувка завершается.

Способ может включать дополнительный этап заполнения, который происходит после этапа продувки и перед этапом введения. Дополнительный этап заполнения обеспечивает возможность заполнения нижнего пространства 4а точно предписанным объемом 34 медицинской жидкости, что было невозможно на первом этапе заполнения вследствие присутствия объема 32 газа, приводящего к неточному измерению объема (обычно основанному на ходе поршня 36).

Способ может дополнительно включать этап введения, на котором поршень перемещается во внутреннем пространстве вдоль продольного направления к нижнему концу корпуса, и медицинская жидкость покидает указанное нижнее пространство внутреннего пространства для введения в медицинскую трубку. Так как канал откачки перекрыт, при нажатии поршня 6 вниз давление в нижнем пространстве 4а повышается. Когда давление в нижнем пространстве 4а достигает давления открытия второго трубчатого клапана 140, второй трубчатый клапан 140 открывается, и медицинская жидкость 34 может покинуть нижнее пространство 4а и переместиться по общей линии 102 до достижения линии 116 пациента. Таким образом, медицинскую жидкость можно ввести без какого-либо газа. Следует отметить, что пороговое значение давления открытия продувочного клапана 22 (т.е. первое пороговое значение давления) меньше порогового значения открытия (второго порогового значения давления) второго трубчатого клапана 140, поэтому в случае необходимости откачки газа продувочный клапан 22 открывается до открытия второго трубчатого клапана 140. Поэтому в ходе этапа введения продувочный клапан 22 остается в конфигурации блокирования.

В ходе введения мембрана 60 входит в контакт с медицинской жидкостью и подвергается полному давлению введения вследствие контакта с медицинской жидкостью. Давление введения может достигать таких значений, как 24 бар при скорости введения 10 см³/с. Мембрану 60 выбирают так, чтобы она выдерживала столь высокое давление. Для того чтобы способствовать выдерживанию мембраной 60 механического усилия, прикладываемого медицинской жидкостью, в верхней части полости 36, т.е. в промежуточной части 17b канала откачки, может быть расположен опорный элемент.

Опорный элемент удерживается у верхней стороны мембраны 60 для механического поддерживания мембраны 60. Опорный элемент является проницаемым для газа (например, воздуха) и, разумеется, позволяет газам проходить через мембрану 60 и через указанный опорный элемент. Опора может быть изготовлена из полужесткого или жесткого пеноматериала. Необязательно опора может представлять собой пластиковую пористую пластину или металлическую деталь в виде микродержателя. Например, опорный элемент может представлять собой пеноматериал, сетку или решетку, предпочтительно изготовленную из металла. Однако он может относиться к любому типу до тех пор, пока он обеспечивает для мембраны механическую опору, не препятствующую прохождению газа через промежуточную часть 17b канала откачки.

Хотя настоящее изобретение было описано в отношении некоторых предпочтительных вариантов осуществления, очевидно, что оно никоим образом ими не ограничивается и включает все технические эквиваленты описанных средств и их комбинации. В частности, специалистам в данной области техники будет очевидно, что различные изменения и модификации могут быть осуществлены без выхода за пределы объема настоящего изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к инъекционному устройству, инъекционной системе и способу эксплуатации инъекционного устройства. Инъекционное устройство для введения в медицинскую трубку медицинской жидкости из тары для медицинской жидкости содержит корпус, поршень, канал откачки, селектор и продувочный клапан. Инъекционная система содержит вышеуказанное инъекционное устройство, первый соединитель, линию подачи медицинской жидкости и общую линию. Предлагается способ эксплуатации вышеупомянутого инъекционного устройства, в котором инъекционное устройство удерживается с верхним концом корпуса, направленным вверх, и нижним концом корпуса, направленным вниз, причем способ включает этап заполнения, на котором поршень перемещается во внутреннем пространстве вдоль продольного направления к верхнему концу корпуса, вызывая проникновение медицинской жидкости из тары для медицинской жидкости и газа во внутреннее пространство через средство сопряжения с медицинской трубкой, при этом продувочный клапан находится в конфигурации блокирования, этап продувки, на котором поршень перемещается во внутреннем пространстве вдоль продольного направления к нижнему концу корпуса, и на котором газ откачивается из нижнего пространства в верхнее пространство внутреннего пространства через канал откачки, проходящий через поршень, в то время как селектор удерживает медицинскую жидкость в нижнем пространстве, при этом продувочный клапан находится в конфигурации пропускания. Использование группы изобретений позволяет обеспечить возможность откачки газа из инъекционного устройства всякий раз, когда поршень перемещается для выталкивания медицинской текучей среды в медицинскую трубку. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Инъекционное устройство (1) для введения в медицинскую трубку медицинской жидкости из тары для медицинской жидкости, причем указанное инъекционное устройство содержит:

- корпус (2), который определяет внутреннее пространство (4), проходящее в продольном направлении между верхним концом корпуса (2) и нижним концом корпуса (2), причем нижний конец корпуса содержит средство (112) сопряжения с медицинской трубкой, выполненное с возможностью проникновения через него медицинской жидкости во внутреннее пространство (4) из тары для медицинской жидкости, причем средство (112) сопряжения с медицинской трубкой выполнено с возможностью выхода через него медицинской жидкости из внутреннего пространства (4) для введения в медицинскую трубку,

- поршень (6), расположенный во внутреннем пространстве (4) и выполненный с возможностью перемещения во внутреннем пространстве (4) вдоль продольного направления, причем указанный поршень (6) разграничивает верхнее пространство (4b) и нижнее пространство (4а) внутреннего пространства, причем указанное нижнее пространство (4а) выполнено с возможностью вмещения медицинской жидкости,

- канал откачки, причем указанный канал откачки проходит через поршень (6) в продольном направлении от нижнего пространства (4а) к верхнему пространству (4b) внутреннего пространства,

- селектор (24, 50, 60), расположенный в канале откачки между нижней частью (17а) канала откачки и промежуточной частью (17b) канала откачки, причем указанная нижняя часть (17а) канала откачки соединена с нижним пространством (4а), при этом селектор (24, 50, 60) выполнен с возможностью выборочного пропускания газа через указанный селектор и перемещения по каналу откачки из нижней части (17а) в промежуточную часть (17b) канала откачки, причем указанный селектор (24, 50, 60) выполнен с возможностью выборочного препятствования прохождению медицинской жидкости через указанный селектор (24, 50, 60) и перемещению по каналу откачки из нижнего пространства (4а) в верхнее пространство (4b) внутреннего пространства,

- продувочный клапан (22), расположенный в канале откачки между промежуточной частью (17b) канала откачки и верхней частью (17с) канала откачки и выполненный с возможностью перемещения между конфигурацией блокирования, в которой продувочный клапан (22) перекрывает канал откачки, и конфигурацией пропускания, в которой продувочный клапан (22) оставляет указанный канал откачки открытым, при этом продувочный клапан (22) выполнен с возможностью нахождения в конфигурации пропускания тогда и только тогда, когда избыточное давление в промежуточной части (17b) канала откачки вызвано перемещением поршня (6) к нижнему концу корпуса (2).

2. Устройство (110) по п. 1, отличающееся тем, что продувочный клапан (22) выполнен с возможностью нахождения в конфигурации блокирования, когда поршень (6) перемещается к верхнему концу корпуса (2).

3. Устройство (110) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что нижняя часть (17а) канала откачки выполнена с возможностью вмещения и медицинской жидкости, и газа, а промежуточная часть (17b) и верхняя часть (17c) канала откачки выполнены с возможностью вмещения только газа.

4. Устройство (110) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что верхнее пространство (4b) выполнено с возможностью поддержания под постоянным эталонным давлением, и избыточное давление в промежуточной части канала откачки соответствует давлению газа выше эталонного давления.

5. Устройство (110) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что поршень содержит нижнюю границу (18) раздела, ограничивающую нижнее пространство (4а) внутреннего пространства (4), причем указанная нижняя граница (18) раздела содержит вход (20) канала откачки, который открывается в самой высокой части указанной нижней границы раздела.

6. Устройство (110) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что нижняя граница (18) раздела имеет выпуклую поверхность при рассмотрении из нижнего пространства (4а) внутреннего пространства, и вход (20) канала откачки открывается в середине указанной нижней границы (18) раздела, или нижняя граница (18) раздела имеет вогнутую поверхность при рассмотрении из нижнего пространства (4а) внутреннего пространства, и вход (20) канала откачки открывается на периферии указанной нижней границы (18) раздела.

7. Устройство (110) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что селектор (24, 50, 60) представляет собой поплавок (24, 50), выполненный с возможностью плавания по медицинской жидкости и расположенный в полости (36), причем указанная полость (36) содержит по меньшей мере проход (38), принадлежащий к каналу откачки, при этом указанный поплавок (24, 50) выполнен с возможностью перемещения в указанной полости (36) вдоль продольного направления между конфигурацией блокирования, в которой поплавок (24, 50) запирает проход (38) и, таким образом, перекрывает канал откачки, и открытой конфигурацией, в которой поплавок (24, 50) находится на расстоянии от прохода (38) и, таким образом, оставляет канал откачки открытым.

8. Устройство (110) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что поплавок (24) содержит по меньшей мере одну запирающую деталь (24а) и плавучую деталь (24b), причем указанная запирающая деталь выполнена с возможностью запирания прохода (38), при этом плавучая деталь (24b) имеет увеличенное сечение относительно самого большого сечения запирающей детали (24a).

9. Устройство (110) по любому из пп. 7, 8, отличающееся тем, что поплавок (50) выполнен с возможностью запирания прохода (38) с помощью двух отдельных зон (50a, 50b), которые входят в контакт с седлом (40), определяющим проход (38).

10. Устройство (110) по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что селектор представляет собой мембрану (60), проходящую поперек канала откачки, причем указанная мембрана (60) является гидрофобной и выполненной с возможностью пропускания газа сквозь нее и препятствования прохождению сквозь нее медицинской жидкости.

11. Устройство (110) по п. 10, отличающееся тем, что мембрана (60) расположена в полости (36), и опорный элемент расположен в указанной полости (36) у верхней стороны мембраны для механического поддерживания мембраны, причем указанный опорный элемент обеспечивает возможность прохождения газа сквозь мембрану и сквозь указанный опорный элемент.

12. Инъекционная система (100), содержащая:

- инъекционное устройство (110) по любому из предыдущих пунктов,

- первый соединитель (104), выполненный с возможностью соединения с тарой (104) для медицинской жидкости,

- линию (114) подачи медицинской жидкости, выполненную с возможностью соединения первого соединителя (104) со средством (112) сопряжения с медицинской трубкой для подачи медицинской жидкости в инъекционную систему,

- общую линию (102), выполненную с возможностью соединения со средством (112) сопряжения с медицинской трубкой и с линией (116) пациента для введения медицинской жидкости в линию пациента.

13. Система (100) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что избыточное давление соответствует давлению в промежуточной части (17b) канала откачки, превышающему эталонное давление в верхнем пространстве (4b) на по меньшей мере первое пороговое значение давления, и

причем общая линия (102) содержит пороговый клапан (140) со вторым пороговым значением давления,

при этом первое пороговое значение давления ниже второго порогового значения давления.

14. Способ эксплуатации инъекционного устройства по любому из пп. 1-11, в котором инъекционное устройство (110) удерживается с верхним концом корпуса (2), направленным вверх, и нижним концом корпуса (2), направленным вниз, причем способ включает:

- этап заполнения, на котором поршень (6) перемещается во внутреннем пространстве (4) вдоль продольного направления к верхнему концу корпуса (2), вызывая проникновение медицинской жидкости из тары (104) для медицинской жидкости и газа во внутреннее пространство (4) через средство (112) сопряжения с медицинской трубкой, при этом продувочный клапан (22) находится в конфигурации блокирования,

- этап продувки, на котором поршень (6) перемещается во внутреннем пространстве (4) вдоль продольного направления к нижнему концу корпуса (2), и на котором газ откачивается из нижнего пространства (4а) в верхнее пространство (4b) внутреннего пространства (4) через канал откачки, проходящий через поршень (6), в то время как селектор (24, 50, 60) удерживает медицинскую жидкость в нижнем пространстве (4а), при этом продувочный клапан (22) находится в конфигурации пропускания.