CN1568162A - 一种带螺纹的注射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可输入骨替代材料的注射器(10)。注射器(10)包括容纳材料的圆筒(12)，位于圆筒(12)中带有螺纹部分的活塞(14)，和设有与圆筒(12)同轴的螺纹通孔(50)的接合件(13)。通过沿轴向推动活塞(14)和使活塞(14)转动，活塞(14)的螺纹部分可在圆筒(12)的螺纹通孔(50)中移动。本发明还涉及从注射器(10)挤出材料的方法。

Description

一种带螺纹的注射器

发明领域

本发明涉及一种带螺纹的注射器，具体地，本发明涉及用于输入骨替代材料的注射器。

背景技术

可注射输入的骨替代材料用于修理和增强整形裂纹和缺陷。骨替代材料还可用于某些要求在骨质上形成空穴的诊断或治疗方法。这些诊断或治疗方法可用于处理任何骨问题，如骨质疏松症、骨无血坏死、骨癌或骨损伤等造成的裂纹、压裂或破裂。这些问题如果未成功处理，会导致畸形、慢性并发症和形成对生活质量的负面冲击。

另外，已经知道在一些手术过程中，需要在较低压力下注入大量的骨替代材料，然后在较高压力下基本不加力地注入少量的材料。然而，尤其在高粘性或连续不断但柔软的粘固剂成分的情况下，采用标准推动型注射器通过沿轴向施加压力到注射器活塞，难以产生足以使材料通过注射器出口的压力。另外的严重问题是一旦向活塞施加足够的压力，就难以精确地控制通过圆筒出口挤出的材料数量，导致过多的流出(如流到骨空穴外)。

已经采用了各种类型器具来输送如骨粘固剂这样的骨替代材料，例如带有扳机机构的注射枪，其中使用了具有杆形式的扳机机构。为此目的也可使用标准的包括圆筒和活塞的推动型注射器。

美国专利No.5,638,997公开了一种具有扳机机构的骨粘固剂注射枪，扳机机构具有对应于触发行程的第一和第二机械利益。在专利No.4,338,925中第一机械利益有助于产生高压，所介绍的带扳机机构的注射枪使用具有恒定机械利益的扳机机构。

带扳机机构的注射枪通常缺少改善的触觉反馈，而这是注射器所具有的。这种改善的触觉反馈很重要，当存在阻塞或其它障碍阻止材料从输送机构挤出时，其能够引起手术医生的注意；而且对于敏感的手术，如修理脊椎骨手术，的效果也是很重要的。

欧洲专利B1-006430介绍了一种注入器或注射器，可将骨粘固剂注入手术准备的骨空穴。骨粘固剂注入器包括活塞和圆柱形管，带有小截面喷嘴管的喷嘴连接到圆柱形管。这种结构的注入器能够以简单方式使糊状骨粘固剂混合和挤出。为此，喷嘴管制成具有较小截面的两段构件。

美国专利No.4,576,152公开了另一种骨粘固剂注射器。这种注射器在圆柱形管的底部设置了注入喷嘴，用于低压操作输送大量骨粘固剂。用于高压注入的喷嘴可释放地固定到圆柱形管，该喷嘴件可取下以便进行低压注入，当安装上时进行高压注入。

发明内容

本发明涉及一种可输送骨替代材料的注射器。该注射器包括容纳材料的圆筒，位于所述圆筒中的带有螺纹部分的活塞，和与圆筒同轴的带有螺纹通孔的接合件。通过沿轴向推动所述活塞和使所述活塞转动，可使活塞的螺纹部分在螺纹通孔中移动。

优选的接合件具有C形状并包括径向延伸的槽。另外，优选的接合件可沿径向膨胀。在一实施例中，通孔的截面可变化。在另一实施例中，通孔的内表面，当所述活塞通过时，可与活塞完全接触。

在另一优选实施例中，向远端推动活塞时，材料在第一压力下从圆筒挤出；当旋转活塞前进时，材料在第二压力下从圆筒挤出。当沿轴向推动活塞时，活塞的螺纹部分通过接合件时最好产生可听到的声响。每次伴随可听到的声响最好有预定数量的材料从圆筒挤出。此外当所述活塞随着每次转动前进时，预定数量的材料从圆筒挤出。

注射器最好还包括连接件，其结构可容纳部分的容纳材料的包装部件，连接件有助于使材料从所述包装部件输送到圆筒。优选的连接件包括漏斗件，可使材料漏入圆筒。

注射器最好还包括连接到圆筒近端的指压件，所述接合件位于所述指压件中。在一实施例中，所述指压件包括两个半壳体。在优选实施例中，所述接合件可在指压件中的第一位置和第二位置之间移动，在第一位置沿轴向推动所述活塞使所述活塞前进，在第二位置转动活塞可使所述活塞前进。优选的接合件包括延伸臂，当所述接合件位于第一位置时，可与所述指压件的内壁接触。接合件最好与座部件接合，当所述接合件位于第二位置时，可防止接合件膨胀。

本发明还涉及从注射器挤出材料的方法，注射器包括设有接合件的圆筒和活塞，优选的方法包括下列步骤：推动活塞通过接合件使活塞在圆筒中移动；转动活塞通过接合件使活塞在圆筒中移动。

附图说明

图1是根据本发明的注射器的透视图；

图2是图1注射器的前视图，显示了指压件的截面；

图3是图1注射器的接合件的透视图；

图4是图1带螺纹活塞的透视图；

图5是图1带螺纹活塞的螺纹的部分纵向截面图；

图6是显示材料管连接到图1注射器的分解透视图；

图7是图6连接件的透视图；

图8是显示材料输送到图1注射器的截面图；

图9是与图1注射器分开的图6的管的透视图；

图10是显示图4活塞插入图1圆筒的透视图；和

图11A和11B是图1指压件的部分截面图，分别显示了位于第一和第二位置的接合件。

具体实施方式

参考图1和图2，根据本发明的注射器10的第一实施例包括圆柱体或圆筒12、接合件13、和带螺纹的活塞14。注射器可用于输送药物，最好用于输送促进受伤或患病骨头恢复的材料。这些用于医治骨头的适合材料示例包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，磷酸钙粘固剂，如可从加利福尼亚州的Norian Corporation of Cupertino公司购买的Norian磷酸钙骨粘固剂；硫酸钙粘固剂；脱除有机质的骨混悬液，或其他骨充填材料或骨替代材料。在优选实施例中，注射器10可输送较高粘性或连续不断，但柔软的材料，或具有较低液固比的材料，如糊状材料。

圆筒12包括沿圆筒12的纵轴线18从近端20延伸到远端22的中心通道或孔16。孔16内部基本为圆柱形，其直径D最好为大约0.625英寸。出口通道24在孔16远端与孔16流体连通，其直径小于孔16的直径。当使用注射器10时，可通过出口通道挤出圆筒12容纳物。孔16内壁在远端形成锥度，带有收缩角26，以过渡到较小直径的出口通道24。在优选实施例中，收缩角26大约为90度，以帮助离开孔16的材料传输和进入出口通道32。圆筒12一般具有圆柱形外表面28，在近端20最好设有至少一个环状法兰30，法兰沿径向延伸超过外表面28。两个平面的指压件的固定件33从圆筒12的近端20径向向外延伸，并纵向延伸超过圆筒12近端20，以支撑指压件34。

针头连接部分36在注射器10的远端22形成。针头连接部分36包括从圆筒12远端向远端方向延伸的中心圆柱体38，其内部形成出口通道32。两个翼片40从圆筒12远端延伸到注射器10的远端22。至少一个法兰42位于针头连接部分36的远端，以帮助针头或类似器件连接到注射器10的远端22。

指压件34在注射器10的近端20连接到指压件固定件33，其形状适合使用者使用注射器时用手指按压。在优选实施例中，指压件34包括两个半壳体44，其与固定件33配合并可通过超声波焊接连接到一起。指压件34的远端部分最好对接环形法兰30，这样，当使用注射器时，沿近端方向施加到指压件34上的力可传递到圆筒12，反之亦然。指压件34内一部分与固定件33对接或接触，因此，任何传递到指压件34的转动力可传递到圆筒12，反之亦然。指压件34的外部包括中心圆柱部分46，其直径稍大于圆筒12的直径；和两个平行圆筒12纵轴线18的指状部分48。指压件34内部至少部分是中空的，可容纳接合件13。在优选实施例中，接合件13在中心圆柱部分46内部可沿径向自由膨胀和沿轴向自由移动。另一实施例中，接合件13可容纳于圆筒12，或与圆筒整体形成。

参考图2和图3，接合件13位于相邻的圆筒12近端20，包括内表面54上带有螺纹52的通孔50。接合件13的螺纹52与法兰14的螺纹互补。在优选实施例中，接合件13具有C形状，其外径一般对应于上面介绍的环形法兰30的直径。槽56沿径向从通孔50延伸到接合件13外表面58，使得接合件13可沿径向膨胀，如图3中的箭头60所示。在优选实施例中，接合件13和螺纹通孔50位于指压件34中，与圆筒12的中心孔16轴向对准。槽56与一个指压件固定件33对准并与之接合，接合件13的外表面58的一部分与另外的指压件固定件33对接。接合件13可沿轴向在指压件34内部的第一位置和第二位置之间移动。第一位置离开指压件34，接合件在第一位置与圆筒12对接或接触，如图11A所示。第二位置接近指压件34，接合件在第二位置与指压件的内壁对接或接触，如图11B所示。槽56通过与指压件固定件33接合可防止接合件13转动。接合件13包括延伸臂62，当接合件位于第一位置时，可以与指压件34的内壁接触，延伸臂使接合件具有容易辨认的特征，可帮助注射器10正确安装。

参考图4，活塞14具有近端72，远端74，螺纹杆76，没有螺纹的顶端78，和整体形成的把手状的端部80。螺纹杆76的外螺纹82与接合件13的内螺纹52互补可互相连接。螺纹杆76的螺纹82的外径近似相同于圆筒12中心孔16的内径D，但稍小，可使螺纹杆76在紧密公差下在中心孔16中移动。在一优选实施例中，螺纹杆76螺纹82的螺距大约为0.10英寸，或每英寸有大约10个螺纹。螺纹82的侧角84，86最好不对称。如图5所示，螺纹杆76的各螺纹82的前侧表面88具有前侧角84。在优选实施例中，前侧角大约为60度，前侧角84最好在大约45到大约75度之间。后侧表面90具有大约0度到10度之间的后侧角86，该角度最好为0度。采用推动方式时优选的侧角可帮助注射器10输送材料，防止使用时的活塞14受到近端方向的推动或受力。可清楚地看出上面介绍的螺纹形状是从英制梯形螺纹(Acme)改进得到，但又明显不同。对于介绍螺纹和其构成部分所使用术语的更详细说明，读者可参考纽约，IndustrialPress Incorporated公司出版的机械加工手册的24版。其中许多介绍螺纹部分的定义在本文中参考引用。

为了防止螺纹杆76的螺纹之间的材料在进入圆筒时向上回流，无螺纹顶部78的外直径近似相同于中心孔16的内径，但稍小，使无螺纹顶部78以非常小公差在中心孔16滑动。无螺纹顶端78还设有环形凹槽，可容纳适当尺寸的○形圈(未显示)，提供相对中心孔16内表面的有效密封。无螺纹顶端78的远端74具有倾斜的顶表面92，可帮助注射器10排出最多数量的材料。在优选实施例中，顶部78的远端设有角度在大约95到145度之间的活塞角94，角度在大约105到135度之间更好，最好是大约120度。已经明确，不希望活塞角94与收缩角26相等。活塞角94最好大于收缩角26，这样注射器可排出最大数量的材料。

活塞14可进行轴向推动或转动通过接合件13在圆筒12内前进。通过沿轴向推动活塞14，活塞14可沿圆筒12的纵轴线18移动通过接合件13的螺纹通孔50。也可通过转动活塞使活塞14的螺纹杆76的螺纹82与螺纹通孔50的螺纹啮合，使活塞14沿圆筒12的纵轴线移动。

参考图6到9，在优选实施例中，连接件110可连接到活塞12的近端20，以使材料输入圆筒12。连接件110可安装到带有连接器98的包装部件或管96，以帮助管96中容纳的材料输入注射器。

如图7所示，优选连接件110包括反转的中心漏斗件112，其具有从位于底部的较大的开口部116向上延伸的较窄的圆柱形顶部114。螺纹接合指状件118与开口部116间隔开，可与接合件13的接合螺纹52连接。两个释放臂120从顶部114的端部径向向外延伸，可帮助连接件110相对圆筒12的近端20插入和取出。如图8所示，一旦连接件110插入圆筒12的近端20，管96的连接器98与连接件110接合，顶部114延伸进入连接件98。当管96与圆筒12接合，管96中的材料可通过按压管96容易地输出。当材料进入圆筒12，连接件110的反转漏斗112有利地使材料转向通过接合件13，保护接合件13在进行传输时免于接触材料。希望接合件保持着没有材料，使接合件在操作注射器时可自由移动。参考图9，一旦有足够的材料传输到圆筒12中，通过向释放臂120接近使指状件118与螺纹52脱离，连接件110和管96可容易地从注射器10取下。

现在参考图10，一旦材料位于圆筒12中，活塞14可通过接合件13插入圆筒12的近端20，并延伸进入圆筒12的中心孔16，可根据需要在低压和高压下进行材料挤出。例如，低压适合排出大量材料，而高压适合当需要材料流入封闭空腔的情况，或需要进入松质骨的情况。在一些实施例中，必须产生大约100Psi和大约500Psi之间的压力才能以足够速率将治疗材料注入。应当注意到，使用者希望能在输入材料时有触觉反馈，这样才能根据所采用的程序在最佳压力下进行材料输入。

可沿轴向推动活塞14在低压下进行材料挤出。如上面所作解释，螺纹82的侧角84，86不是对称的，而是前表面88带有前侧角84。这样，当活塞沿轴向前进或推动时，该前侧角84引导接合件13进入指压件34中某区域，在这里沿径向弹性膨胀，如图3中箭头60所示。因此，当活塞的各螺纹82通过时，通孔50的截面积随接合件13的膨胀和收缩而变化。通过这种模式，当活塞沿远端方向前进时，接合件13的行为如同阻力很小的棘齿。在后侧角大约为0度的优选实施例中，一旦螺纹82已经沿远端方向前进通过接合件，可防止螺纹沿近端方向向后移动通过接合件，并不会沿逆时针方向转动活塞，即脱开活塞。在优选实施例中，通孔50的内表面54围绕活塞14，且最好当活塞移动通过时，与活塞14完全接触。最好随每次整个螺纹82通过接合件12能发出可听到的声响。通过相对圆筒12的截面积调整螺纹82的螺距，该声响表示不连续的材料量从注射器中挤出。在优选实施例中，直径为0.625英寸和螺距为0.10英寸时，一次声响表示0.5cc的材料从注射器中排出。这样就为使用者提供了确定输入量的方法。

通过相对圆筒12沿顺时针方向转动活塞14端部80，材料可在高压下挤出。当端部80转动时，活塞14的远端74可逐渐前进到圆筒12的中心孔16。螺纹通孔70和螺纹杆76配合将施加到端部80的外转动力转变为纵向作用力，通过活塞16的远端74作用到圆筒12中的骨粘固剂材料上。所述领域的技术人员应当认识到，使用带螺纹的活塞，使用者更容易在圆筒12中产生需要的力，在较高的压力下将材料挤出圆筒12的远端22。应当注意到，端部80的形状还允许使用者以最小的手和腕转动量来有效地转动活塞16。扩大的端部80形状使使用者更容易把握和操纵。所属领域的技术人员应认识到，当相对圆筒12转动活塞16，活塞16前进进入圆筒12，圆筒12内可产生很高的压力，特别是在高粘性或连续不断，但柔软的骨粘固剂成分置于圆筒12内时。这样在优选实施例中，通过采用螺纹活塞所提供的机械利益最好大约为5比1。此外，活塞14相对圆筒12的旋转数(或其分数)提供了从注射器10远端22排出材料数量的测定方法。在一个优选实施例中，采用了0.10英寸的螺距，端部80的完整一圈(即360度)使活塞纵向前进足够的距离，使0.5cc的材料从圆筒12的远端22挤出。

参考图11B，在一优选实施例中，一旦活塞顺时针方向转动，促使接合件13沿近端方向移动，在指压件34近端内与座部件126接合。座部件126最好围绕或包围至少一部分接合件13外部，防止接合件沿径向膨胀。这样可提供接合件的刚性支撑，使接合件的作用如同螺母，将活塞14的转动转换为轴向移动。

所属领域的普通技术人员可对本发明进行许多的改进和变化。所有这些改进都属于所附权利要求的精神和其限定的范围。

Claims (17)

1.一种可输入骨替代材料的注射器，其包括：

容纳材料的圆筒，具有从中延伸的纵轴线；

位于所述圆筒中带有螺纹部分的活塞，和

同轴地位于所述圆筒的接合件，所述接合件包括带螺纹的通孔，所述螺纹可与所述活塞的螺纹部分相连接；

其中通过沿轴向推动所述活塞和使所述活塞转动，可使所述活塞的螺纹部分在所述螺纹通孔中移动。

2.根据权利要求1所述的注射器，其特征在于，所述接合件具有C形状并包括径向延伸的槽。

3.根据权利要求2所述的注射器，其特征在于，所述接合件可沿径向膨胀。

4.根据权利要求1所述的注射器，其特征在于，所述通孔的截面可变化。

5.根据权利要求1所述的注射器，其特征在于，所述通孔包括内表面，当所述活塞通过时，可与所述活塞完全接触。

6.根据权利要求1所述的注射器，其特征在于，当向远端推动所述活塞时，材料在第一压力下从所述圆筒挤出；当旋转所述活塞前进时，材料在第二压力下从所述圆筒挤出。

7.根据权利要求1所述的注射器，其特征在于，当沿轴向推动所述活塞时，所述活塞的螺纹部分通过所述接合件时产生可听到的声响。

8.根据权利要求7所述的注射器，其特征在于，每次伴随可听到的声响从所述圆筒挤出预定数量的材料。

9.根据权利要求1所述的注射器，其特征在于，当所述活塞随每次转动前进时，从所述圆筒挤出预定数量的材料。

10.根据权利要求1所述的注射器，所述注射器还包括连接件，其结构可容纳包装部件，所述包装部件容纳材料，可帮助材料从所述包装部件传送到所述圆筒。

11.根据权利要求10所述的注射器，其特征在于，所述连接件包括漏斗件，可将材料漏入所述圆筒。

12.根据权利要求1所述的注射器，其特征在于，所述注射器还包括指压件，其连接到所述圆筒的近端，所述接合件位于所述指压件之中。

13.根据权利要求12所述的注射器，其特征在于，所述指压件包括两个半壳体。

14.根据权利要求12所述的注射器，其特征在于，所述接合件可在所述指压件中的第一位置和第二位置之间移动，在第一位置通过沿轴向推动所述活塞可使所述活塞前进，在第二位置通过转动所述活塞可使所述活塞前进。

15.根据权利要求14所述的注射器，其特征在于，所述接合件包括延伸臂，当所述接合件位于第一位置时，可与所述指压件的内壁接触。

16.根据权利要求14所述的注射器，其特征在于，所述接合件与座部件接合，当所述接合件位于第二位置时，可防止所述接合件膨胀。

17.一种从注射器中挤出材料的方法，所述注射器包括设有接合件的圆筒和活塞，所述方法包括步骤：

推动所述活塞通过所述接合件，使所述活塞在所述圆筒中移动；

和

转动所述活塞通过所述接合件，使所述活塞在所述圆筒中移动。

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