專利名稱：預裝填注射器用的塞子和柱塞桿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及與注射器一起使用的塞子組件，并且更具體地，涉及與預裝 填注射器，比如沖洗應用中使用的那些預裝填注射器，一起使用的具有正排出(positive displacement)特征的塞子組件。本發(fā)明還涉及適合與塞子組件附接的柱塞桿和附接元件。
背景技術：
預裝填注射器，比如沖洗應用中所使用的那些預裝填注射器，通常裝有鹽水溶液 并且用來沖洗導管。示例的預裝填注射器在美國專利No. 6， 361， 524和No. 6， 743， 216中示 出，這兩個專利通過參考結(jié)合于此并且它們涉及用于沖洗應用的注射器組件。在沖洗過程 結(jié)束時，護士或技術人員在注射器針筒中使塞子觸底。塞子在針筒中觸底的過程能引起已 知為回流的現(xiàn)象?；亓魇橇黧w反向流動穿過導管，通常由于塞子在沖洗注射結(jié)束時的反彈。 這由于塞子壓縮從而迫使輸出另外的鹽水，并且接著反彈回原來形狀造成。這引起注射器 將鹽水向后拉入注射器。這個回流還能將血液拉入導管，阻塞導管。這個回流現(xiàn)象對于導 管線路的維護是有害的。因此，期望減少或消除注射器內(nèi)的回流。 現(xiàn)有的塞子設計通常包括恒定直徑的密封以及恒定的塞子對針筒干涉以產(chǎn)生密 封，其將防止容納在針筒內(nèi)的流體泄漏經(jīng)過塞子的前面密封。密封的接觸壓力通過這些設 計中的干涉來確定，并且必須充分地足夠高以使得它們將不會在針筒內(nèi)部的最高可能流體 壓力之下泄漏。這個傳統(tǒng)設計的缺點是較高的接觸壓力導致較高的靜態(tài)和動態(tài)摩擦力。靜 態(tài)摩擦一般稱為掙脫力。另外，這些現(xiàn)有的塞子通常包括不能自己對準中心的尖端設計。 由于尖端不能自己對準中心，它們不能在經(jīng)受軸向力時與路厄錐的內(nèi)后部形成可靠密封 (positive seal)。 現(xiàn)有的塞子設計已經(jīng)試圖在臨床醫(yī)生沒有使用推薦的正壓沖洗技術并且在夾住 導管之前從柱塞桿釋放力時防止流體從導管流回入注射器。如上面所討論的，返回進入遠 端導管內(nèi)腔的血液已知為回流，并且這個回流能導致導管堵塞。這些前述設計聚焦于防止 將產(chǎn)生真空從而吸引流體返回入注射器的塞子反彈。這些設計在有效地減少回流的同時， 不能恒定地防止所有回流的出現(xiàn)。 預裝填注射器通常以自動化工藝制造。制造這些預裝填注射器的工藝包括以下步 驟模塑注射器針筒、附接蓋帽、裝填針筒、插入塞子、消毒裝填后的注射器、然后插入柱塞 桿。由于裝填后的注射器通常在高壓滅菌器中消毒，注射器的尺寸是一個問題。為此，注射 器通常在柱塞桿插入之前消毒。 一般使用的柱塞桿是在將塞子插入針筒之前附接至塞子的卡扣配合設計的那些柱塞桿，或是在塞子已經(jīng)插入針筒之后附接至塞子的帶螺紋設計的那 些柱塞桿。在塞子已經(jīng)插入針筒之后組裝入塞子的柱塞桿要求在插入期間將顯著量的力施 加至此。施加至柱塞桿的軸向力能引起桿從塞子移位，從而不對準和/或斷裂。另外，目前 使用的卡扣配合和/或帶螺紋的柱塞桿在使用期間偶爾會從塞子移位。 傳統(tǒng)的柱塞桿通常是圓柱形元件，它們由模塑材料形成。這些已知桿可具有帶脊 的表面，其中相對于彼此以90。定位的四個肋形成該帶脊的表面。在這個當前的四肋設計 中，使用者可在沖洗或抽吸期間施加與肋的邊緣正交的側(cè)面負荷，引起最小化的側(cè)向負荷 偏轉(zhuǎn)，或與肋之間的區(qū)域正交(與肋成45。)，引起最大化的側(cè)向負荷偏轉(zhuǎn)。另外，塞子桿 的實心設計增加了桿不必要的材料成本，并且在使用期間會在軸向上不期望地撓曲。

發(fā)明內(nèi)容
本領域中需要一種塞子設計，其自己對準中心以確保與注射器出口的密封，從而 允許壓力產(chǎn)生以產(chǎn)生正排出。本領域中還需要一種塞子設計，其經(jīng)由塞子與柱塞桿的相互 作用產(chǎn)生主動密封(active seal)以相對于針筒傳遞徑向力。主動密封的概念是注射器針 筒內(nèi)部的壓力增大，其將引起塞子的前面密封具有與針筒內(nèi)壁的較高接觸壓力，一直維持 比內(nèi)部流體壓力要高的接觸壓力，從而防止塞子密封處的泄漏。本領域中還需要一種塞子 設計，其包括允許在將力從柱塞桿釋放之前捕獲并且存儲勢能的特征，在柱塞桿上的這個 壓力釋放時有效地并且恒定地減少和/或消除流體返回入注射器的回流。本領域中還需要 一種柱塞桿附接設計，柱塞桿能在最小力施加至此之下容易地插入預裝填的消毒注射器的 塞子，并且在注射器的使用期間能可靠地保持在塞子內(nèi)。本領域中還需要一種柱塞桿設計， 其使用減少數(shù)量的加工材料，減少模塑循環(huán)時間，并且高度耐側(cè)向負荷。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了一種適合與塞子附接以和注射器針筒一起使用的 柱塞桿。柱塞桿包括具有前端和后端的伸長元件，該柱塞桿沿著縱向軸線延伸。柱塞桿還 包括與伸長元件的前端相聯(lián)系的至少一個偏轉(zhuǎn)臂。偏轉(zhuǎn)臂能在柱塞桿插入塞子期間徑向向 內(nèi)地偏轉(zhuǎn)，并且在插入塞子之后向外偏轉(zhuǎn)為與塞子的內(nèi)表面相接觸以將柱塞桿鎖定在塞子 內(nèi)。柱塞桿能包括至少兩個偏轉(zhuǎn)臂。柱塞桿還能包括至少一個第一止動元件，用來在柱塞 桿插入塞子期間限制偏轉(zhuǎn)臂的偏轉(zhuǎn)。伸長元件的前端包括從前端延伸的頭部元件，頭部元 件包括沿著其前表面延伸的邊緣元件。根據(jù)一個設計，所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂從邊緣元件的 底面向后延伸，并且第一止動元件定位為與頭部元件的后部相鄰。根據(jù)另一個設計，所述 至少一個偏轉(zhuǎn)臂從頭部元件的中心部分延伸，并且第一止動元件從頭部元件的后部向外延 伸。第二止動元件從邊緣元件的底面向后延伸以限制偏轉(zhuǎn)臂的臂偏轉(zhuǎn)。根據(jù)又一個設計， 所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂從邊緣元件的底面向后延伸，并且第一止動元件從頭部元件的后部向 外延伸。在這個設計中，能提供從邊緣元件的外邊緣向下延伸以限制偏轉(zhuǎn)臂的臂偏轉(zhuǎn)的第 二止動元件。根據(jù)再一個設計，伸長元件的前端包括具有從前端延伸的頭部元件的基部元 件。頭部元件包括沿著其前表面延伸的邊緣元件，并且其中所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂包括與頭 部元件平行地從基部元件延伸的第一臂部分以及相對于第一臂部分在向后向外方向上延 伸的附接至第一臂部分的前部的第二臂部分。這個設計還包括止動元件，以在柱塞桿插入 塞子期間限制第二臂部分的偏轉(zhuǎn)。止動元件定位為在與第二臂部分的內(nèi)表面相鄰的位置處 鄰近第一臂部分的外表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，伸長元件的前端包括頭部元件，頭部元件包括沿著其前 表面延伸的邊緣元件，并且其中邊緣元件由能與塞子的內(nèi)表面形成主動密封的材料形成。 頭部元件和邊緣元件包括由至少一個側(cè)壁限定的空心部分，其中側(cè)壁具有朝著空心部分的 中心延伸的多個向內(nèi)延伸的肋，用來接觸塞子的內(nèi)表面。邊緣元件包括適合接觸塞子內(nèi)的 相應漸縮部分的漸縮部分，用來在將向前力施加至柱塞桿時將徑向力施加至塞子。根據(jù)一 個設計，偏轉(zhuǎn)臂包括從伸長元件的前端延伸的至少兩個偏轉(zhuǎn)臂或者單個環(huán)形偏轉(zhuǎn)臂以便限 定空間，其中在柱塞桿插入塞子時，將芯塊插入所述空間以防止一個偏轉(zhuǎn)臂或所有偏轉(zhuǎn)臂 在注射器的抽吸期間垮塌。根據(jù)另一設計，伸長元件能是空心的，并且芯塊在伸長元件內(nèi)預 模塑，并且將作用力施加在空心元件內(nèi)以迫使芯塊進入空間。偏轉(zhuǎn)臂能在其前端處包括漸 縮部分，所述漸縮部分適合接觸塞子內(nèi)的相應漸縮部分，用來在將向前力施加至柱塞桿時 將徑向力施加至塞子。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種適合與塞子附接以和注射器針筒一起使用的 柱塞桿。柱塞桿包括空心的伸長元件，伸長元件具有前端、后端以及在前端和后端之間沿著 縱向軸線延伸的側(cè)壁部分。側(cè)壁部分包括限定內(nèi)部空心部分的多個縱向地延伸的凸角。附 接元件緊固至前端，適合將柱塞桿附接至塞子，并且蓋元件緊固至伸長元件的后端，用來覆 蓋空心部分并且提供用于在使用期間將力施加至柱塞桿的拇指按壓區(qū)域。根據(jù)一個設計， 縱向地延伸的凸角能包括相對彼此基本上等距地隔開的奇數(shù)數(shù)量的凸角，例如相對于彼此 以大致12(T定位的三個凸角。凸角相對彼此定位為形成柱塞桿的基本上均勻的側(cè)面負荷 偏轉(zhuǎn)。伸長元件和前端附接元件能由相同的材料一體地模塑?？蛇x地，伸長元件、前端附接 元件以及后端蓋元件中的每個能由不同的材料分開地形成。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，公開了一種適合與注射器針筒一起使用的柱塞桿塞子組 件。該組件包括具有前面附接端部和后端并且沿著縱向軸線延伸的柱塞桿。該組件還包括 與伸長元件的附接端相聯(lián)系的至少一個偏轉(zhuǎn)臂。偏轉(zhuǎn)臂適合在力施加至此時徑向向內(nèi)地偏 轉(zhuǎn)并且在力釋放時徑向向外地偏轉(zhuǎn)。該組件另外包括塞子，塞子具有限定開口后端和閉合 前端的主體。開口后端由內(nèi)壁表面和底切部分限定。開口的端部適合接收柱塞桿的前面附 接端部以使得偏轉(zhuǎn)臂在前面附接端部的插入期間被偏轉(zhuǎn)，并且在插入之后向外偏轉(zhuǎn)以被捕 獲于內(nèi)壁表面的至少一部分和底切部分之間，從而將柱塞桿鎖定在塞子內(nèi)。柱塞桿的前面 附接端部包括從前端延伸的頭部元件。頭部元件包括從其前表面延伸的邊緣元件并且邊緣 元件包括漸縮部分，其適合接觸塞子內(nèi)的相應漸縮部分，用于在將向前力施加至柱塞桿時 將徑向力施加至塞子。根據(jù)一個實施例，塞子的相應漸縮部分能包括連續(xù)的漸縮表面。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的柱塞桿、塞子以及注射器針筒的分解透視圖。 圖2A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的塞子的透視圖。 圖2B是圖2A的塞子沿著線2B-2B截取的橫截側(cè)視圖。 圖3是圖2A的塞子附接至柱塞桿并且定位在注射器針筒內(nèi)時的橫截側(cè)視圖。 圖4A是根據(jù)本發(fā)明實施例依照本發(fā)明第二實施例的塞子的透視圖。 圖4B是圖4A的塞子沿著線4B-4B截取的橫截側(cè)視圖。 圖5A是根據(jù)本發(fā)明實 例依照本發(fā)明第三實施例的塞子的側(cè)視圖。
圖5B是塞子沿著圖5A的線5B-5B截取的橫截視圖。 圖6A是根據(jù)本發(fā)明實施例依照本發(fā)明第四實施例的塞子的透視圖。 圖6B是具有沿著圖6A的線VI-VI截取的圖6A的外部設計并且具有根據(jù)圖2B所
示本發(fā)明第一實施例的內(nèi)部設計的塞子的橫截側(cè)視圖。 圖6C是具有沿著圖6A的線VI-VI截取的圖6A的外部設計并且具有根據(jù)圖4B所 示本發(fā)明第二實施例的內(nèi)部設計的塞子與一種類型的注射器柱塞桿的附接部分相結(jié)合的 橫截側(cè)視圖。 圖6D是具有沿著圖6A的線VI-VI截取的圖6A的外部設計以及具有如圖6C所示
的內(nèi)部設計的塞子與替代類型的注射器柱塞桿的附接部分相結(jié)合的橫截側(cè)視圖。 圖6E是根據(jù)本發(fā)明實施例具有變型裙緣的塞子組件的橫截側(cè)視圖。 圖6F是根據(jù)本發(fā)明實施例的塞子組件的橫截側(cè)視圖，其中已取消了裙緣。 圖7是圖6B的塞子定位于注射器針筒內(nèi)的橫截側(cè)視圖。 圖8是圖6C的塞子定位于注射器針筒內(nèi)的橫截側(cè)視圖。 圖9是圖6D的塞子定位于注射器針筒內(nèi)的橫截側(cè)視圖。 圖10是使用圖2B所示塞子的塞子/柱塞裝置在本發(fā)明的第一回流減少步驟期間 的橫截側(cè)視圖。 圖ll是使用圖2B所示塞子的塞子/柱塞裝置在本發(fā)明的第二回流減少步驟期間 的橫截側(cè)視圖。 圖12是使用圖2B所示塞子的塞子/柱塞裝置在本發(fā)明的第三回流減少步驟期間 的橫截側(cè)視圖。 圖13是利用圖6C的塞子實施例的塞子/柱塞裝置在本發(fā)明的第一回流減少步驟 期間的橫截側(cè)視圖。 圖14是使用圖6C的塞子實施例的塞子/柱塞裝置在本發(fā)明的第二回流減少步驟 期間的橫截視圖。 圖15是使用圖6C的塞子實施例的塞子/柱塞裝置在本發(fā)明的第三回流減少步驟 期間的橫截視圖。 圖16A是圖1的柱塞桿的透視圖。
圖16B是圖1的柱塞桿的側(cè)視圖。
圖16C是圖1的柱塞桿的頂視圖。 圖17A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例用于圖1的柱塞桿的附接元件的放大透視圖。
圖17B是圖17A的附接元件的側(cè)視圖。 圖18A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例用于柱塞桿的附接元件的放大透視圖。
圖18B是圖4A的附接元件的側(cè)視圖。 圖19A是根據(jù)本發(fā)明第三實施例用于柱塞桿的附接元件的放大透視圖。
圖19B是圖19A的附接元件的側(cè)視圖。 圖20A是根據(jù)本發(fā)明第四實施例用于柱塞桿的附接元件的放大透視圖。 圖20B是圖6A的附接元件的側(cè)視圖。 圖20C是圖6A的附接元件的側(cè)視圖，其包括止動元件。 圖21A是根據(jù)本發(fā)明第五實施例包括附接元件的柱塞桿的透視圖。
圖21B是圖21A的柱塞桿的透視圖，其包括定位在附接元件內(nèi)的增強芯塊。 圖21C是圖21B的柱塞桿的側(cè)視圖。 圖21D是圖21A的柱塞桿的側(cè)視圖，其中增強芯塊定位在柱塞桿的空心部分內(nèi)。 圖2IE是沿著圖21C的線21E-21E截取的橫截側(cè)視圖。 圖21F是圖21B的附接元件的頂視圖。 圖22A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的柱塞桿的分解透視圖。 圖22B是圖21A的柱塞桿沿著線22B-22B截取的橫截視圖。 圖23A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的柱塞桿的側(cè)視圖。 圖23B是圖23A的柱塞桿沿著線23B-23B截取的橫截視圖。 圖24A是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的柱塞桿的側(cè)視圖。 圖24B是圖24A的柱塞桿沿著線24B-24B截取的橫截視圖。 圖25是根據(jù)本發(fā)明實施例的柱塞桿的可分開地形成的各個部件的分解側(cè)視圖。
具體實施例方式
為了下文中描述的目的，術語"上"、"下"、"右"、"左"、"垂直"、"水平"、"頂部"、"底 部"、"側(cè)向"、"縱向"及其派生詞將在如在附圖中定向的情況下涉及本發(fā)明。然而，將理解 到，本發(fā)明可采取各種替代變化，除了專門規(guī)定為相反的情況。還將理解到，在附圖中示出 以及在以下說明書中描述的具體設備僅是本發(fā)明的示例性實施例。因此，涉及這里公開實 施例的具體尺寸和其它物理特性不將認為是限制。 現(xiàn)在參照圖l，其示出大體指示為10的注射器的透視圖。注射器包括塞子12和柱 塞桿14。塞子12和柱塞桿14適合用于注射器針筒16內(nèi)。注射器10優(yōu)選地是預裝填并且 消毒以在沖洗應用中使用的類型。注射器針筒16包括遠端或前端18，其包括以路厄接頭 20形式示出的用于附接分離的醫(yī)療設備(比如導管)的出口開口和/或機構(gòu)；以及用來接 收塞子12和柱塞桿14組件的開口近端或后端22。雖然附圖在這里示出分開的塞子和柱塞 組件，但是可以預期塞子構(gòu)件可與柱塞桿14 一體形成。 現(xiàn)在參照圖2A、4A和6A，它們示出根據(jù)本發(fā)明幾個不同實施例的正排出塞子12的 透視圖。圖2B、4B和6B-6D示出不同塞子實施例的橫截視圖，其中塞子相對于注射器10的 正排出特征的細節(jié)能容易看到，其中類似的元件由在附圖之間一致的附圖標記指示。塞子 12適合與在注射器針筒16內(nèi)使用的柱塞桿14附接。塞子12優(yōu)選地由從天然橡膠、合成橡 膠、熱塑性彈性體或其組合的組中選擇的彈性體材料制成。本發(fā)明的塞子12尤其用于沖洗 注射器，比如與導管一起使用的那些沖洗注射器，如現(xiàn)有技術中公知的。
塞子包括限定開口后端28和閉合前端30的主體26。開口后端28適合于接收柱 塞桿14的前端附接部分31。前端附接部分31能是能附接至塞子12的任何已知設計；然 而，本發(fā)明包括幾個創(chuàng)造性附接元件，它們適合與本發(fā)明的塞子12—起使用。這些創(chuàng)造性 的附接元件在下面更詳細地討論。 塞子12還包括柔性芯部元件32，其鄰近閉合前端30地與主體26 —體形成。如圖 3所示，柔性芯部元件32包括鼻部34，鼻部34具有適合于自己對準中心的輪廓以使得即使 在塞子12沒有在注射器針筒16中對中時，其也與注射器針筒16的出口開口 (比如注射器 針筒16的路厄接頭20的內(nèi)表面36)形成可靠密封。 一旦塞子12已經(jīng)行進通過注射器針筒16全部距離并且接觸前壁處的內(nèi)表面或注射器針筒16的內(nèi)表面36，那么就可與之形成 可靠密封。在一個實施例中，鼻部34具有半球形形狀，其自己對準中心以使得即使塞子12 沒有在注射器針筒16中對中，只要在塞子12在注射器針筒16中觸底，該鼻部就與出口開 口或路厄接頭20形成可靠密封。柔性芯部元件32的鼻部34可包括能相對于注射器針筒 16的出口開口或路厄接頭20自己對準中心的其它形狀，比如大致圓錐形、立方體形和/或 其它容積形狀。這個密封防止了在塞子12在注射器針筒16中觸底時過多流體被迫流出注 射器10。在注射結(jié)束時排出的過多流體會在塞子12反彈至原來形狀時引起已知為"回流" 的現(xiàn)象，并且將過多流體拉動返回入注射器10。在本發(fā)明的設計中，密封還允許捕獲于塞 子12和注射器針筒16之間的流體內(nèi)的壓力集結(jié)，這在釋放壓力時又將導致流體的正排出。 防止回流的這個流體正排出將在下面更詳細地討論。 柔性芯部元件32包括前部38、后部40以及定位于前部38和后部40之間的中心 部分42。前部38從主體26突出，比如沿著主體26的縱向軸線。柔性芯部元件32可經(jīng)由 在柔性芯部元件32和主體26之間延伸的柔性膜片44與主體26互相連接。這個柔性芯部 元件32的后部40接觸柱塞桿14的前端附接部分31。自己對準中心的鼻部34的創(chuàng)造性設 計允許用來在將少量的力施加至塞子12時在塞子12和注射器針筒16的整個公差范圍內(nèi) 形成密封。 如上面所討論的，鼻部34上的密封表面如圖1所示在注射器針筒16的前端處與 圓錐路厄接頭20的內(nèi)表面36或后表面相接觸。由于路厄接頭20的內(nèi)表面36和塞子12 的鼻部34可能不會完美地同心，在一個實施例中，塞子12的鼻部34能側(cè)向地移動以使得 其能與路厄接頭20的內(nèi)表面36完全接觸。在另一個實施例中，柔性芯部元件32和柔性膜 片44可允許鼻部34在基本上側(cè)向上移動。在再一個實施例中，鼻部34的局部球形形狀保 證鼻部34與路厄接頭20的內(nèi)表面36之間的完全接觸，即使在鼻部34在進行接觸之前已 經(jīng)旋轉(zhuǎn)或移位時也是如此。 本發(fā)明的塞子12的創(chuàng)造性設計是相對于現(xiàn)有塞子的改進，因為這些現(xiàn)有的塞子 通常具有圓錐形末端并且僅在塞子和針筒完美地同心時形成密封。在以前的設計中，如果 這兩個部件沒有精確地對準，將不具有適合的密封，除非將較大的力施加至塞子以便將其 變形為將與套筒路厄錐密封的形狀。 根據(jù)如圖2A、2B和3所示的塞子12的第一實施例以及根據(jù)如圖4A和4B所示的 塞子12的第二實施例，主體26包括至少一個徑向地向外并且基本上圍繞主體26的周邊延 伸的第一肋46。這個第一肋46適合于用來與注射器針筒16形成主動密封。在一個實施例 中，主體26包括基本上圍繞主體26的周邊延伸的第二肋48。第一肋46和第二肋48可沿 著主體26的長度軸向地間隔開。 圖2A、2B和3所示的第一實施例的塞子設計的特征是從主體26的閉合前端30延 伸的向前延伸裙緣50。由于向前延伸裙緣50的彈性和/或柔性，向前延伸裙緣50能通過 朝著主體26的外部52徑向地向內(nèi)偏轉(zhuǎn)并且基本上與之相接觸而變形。這種偏轉(zhuǎn)可在塞子 12插入注射器針筒16內(nèi)時出現(xiàn)以形成氣穴53，從而在其中捕獲氣泡。捕獲于氣穴53內(nèi)的 氣泡有助于本發(fā)明如下面更詳細地討論的反回流能力。在塞子12插入注射器針筒16時， 向前延伸裙緣50可適合于在注射器針筒16內(nèi)形成正壓。 在一個實施例中，主體26包括從開口后端28軸向地向內(nèi)延伸的至少一個底切部
10分55。底切部分55適合來接合柱塞桿14的前端附接部分31，用來將柱塞桿14的前端附 接部分31鎖定在塞子12內(nèi)。根據(jù)一個實施例，如圖3所示，底切部分55能包括適合與和 柱塞桿14的前端附接部分31相聯(lián)系的至少一個偏轉(zhuǎn)臂130相配合的倒?jié)u縮部分56。
本發(fā)明的塞子12還可適合于減少和/或防止中流回流。如果沖洗溶液沒有完全 注入并且醫(yī)生在塞子移動時沒有夾住管線，中流回流就會出現(xiàn)。傳統(tǒng)的注射器設計將由于 塞子外徑上的摩擦力以及塞子中心上的柱塞桿力"拉伸"注射器鼻部而產(chǎn)生回流。為了克 服靜態(tài)和動態(tài)摩擦以引起塞子移動，柱塞桿力必須大于摩擦力，并且這個力的不平衡由流 體背壓和塞子拉伸而抵消。差異很小，但是可測量。如本申請的圖3所示，間隙94設置于 塞子12的柔性芯部元件32的后部93與柱塞桿14的前端附接部分31的表面95之間。由 于這個間隙94以及將柔性芯部元件32附接至塞子主體26的柔性膜片44的柔性，柔性芯 部元件32能向近側(cè)偏轉(zhuǎn)并且存儲柱塞桿14的力一停止就以正排出形式釋放的勢能。因 此，在使用注射器10期間，由于間隙94，柱塞桿14不會直接將向前力施加至柔性芯部元件 32。而是柱塞桿14將向前力施加至塞子12的內(nèi)側(cè)部分，其又經(jīng)由柔性膜片44將牽拉力施 加至柔性芯部元件32。因而，在將壓力施加至柱塞桿期間，柔性芯部元件32輕微地縮入間 隙94。 一旦向前力終止，柔性芯部元件32繼續(xù)這個向前運動并且防止中流回流。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，如圖2B、3和4B所示，主體26的內(nèi)部包括具有漸縮部分 198的內(nèi)表面132，漸縮部分198適合與柱塞桿14的前端附接部分31上的漸縮部分196相 接觸。這些相接觸的漸縮部分196U98 —起相協(xié)作以使得塞子12將徑向力施加至注射器 針筒16，從而在將向前力施加至柱塞桿14時塞子與針筒形成主動密封。在下面詳細描述本 發(fā)明的主動密封。 根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，如圖4A和4B所示，柔性膜片44A可從柔性芯部元件32 延伸至主體26終止于第一肋46A處的側(cè)壁部分57A。在一個布置中，柔性膜片44A、第一肋 46A以及側(cè)壁57A—體形成。在又一構(gòu)造中，不包括第一實施例的向前延伸裙緣50。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，如圖5A和5B所示，主動密封實現(xiàn)與前面討論的實施例 相同的結(jié)果，但是具有不同的機構(gòu)，通常稱為在用于液壓應用時的"唇密封"。通常指示為 254的塞子包括該唇密封。塞子254的前密封256定位在柔性臂258的前緣上。初始密封 壓力通過柔性臂258與注射器針筒16的壁的干涉來產(chǎn)生，如圖1所示。在注射器針筒16 中的壓力增大時，這個壓力將向外的徑向力施加至柔性臂258的內(nèi)側(cè)259。這個向外的力將 增大密封256壓靠注射器針筒16的內(nèi)壁的力。 現(xiàn)在參照圖6A-6F和圖7_9，它們示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的塞子12。在這個 實施例中，塞子12包括具有閉合前端30的主體26。主體26能包括開口后端28，其適合于 接收柱塞桿14的前端附接部分31。如上面所闡述的，前端附接部分31能附接至塞子12。 主體26包括如圖6B所示具有第一直徑D1的第一本體部分60以及如圖6B所示具有第二 直徑D2的第二本體部分62，第二直徑大于第一本體部分60的第一直徑。肩部64圍繞主 體26的第一本體部分60的周邊延伸。優(yōu)選地，肩部64相對于第一本體部分60在徑向向 外方向上延伸。 如上面相對于第一實施例的描述所闡述的，柔性芯部元件32鄰近閉合前端30地 與主體26 —體形成。柔性芯部元件32包括從適合接觸出口開口 (比如注射器針筒16的 路厄接頭20)的內(nèi)表面36的閉合前端30延伸的鼻部34。柔性芯部元件32可由柔性材料形成，并且鼻部34可包括半球形自己對準中心的輪廓以在注射器針筒16的前端處與路厄 接頭20產(chǎn)生可靠密封。 圖6A-6E所示的第四實施例的塞子12與第一實施例的塞子的不同在于，塞子12 包括至少一個從第二本體部分62朝著主體26的前端30延伸的周邊裙緣66。這個周邊裙 緣66與肩部64相協(xié)作，用來在塞子12插入注射器針筒16和/或移動通過注射器針筒16 時在其間捕獲氣穴或氣泡。這樣，在柱塞桿14上的向前力釋放時，殘留在注射器針筒16內(nèi) 的流體通過其正排出被迫通過路厄接頭20。如圖6B-6D中詳細地所示，裙緣66可包括內(nèi) 表面70和外表面72，并且可由能徑向向內(nèi)偏轉(zhuǎn)的柔性和/或彈性材料形成。周邊裙緣66 的內(nèi)表面70可基本上接觸肩部64以捕獲至少一個氣穴/氣泡68。在一個實施例中，裙緣 66包括唇部74和尾部76。唇部74可包括向外延伸的突出或第一肋77。第一肋77的外表 面77'可適合與如圖1所示的注射器針筒16的壁的內(nèi)表面78相接觸。這個第一肋77在 周邊裙緣66和注射器針筒16的壁的內(nèi)表面78之間形成單線接觸，如圖7-9所示。第一肋 77用來保持周邊裙緣66的鄰近尾部76的外表面69定位為與注射器針筒16的壁的內(nèi)表面 78隔開預定距離。這最小化了周邊裙緣66和注射器針筒16之間的接觸面積，以減少掙脫 力并且減少周邊裙緣66相對于注射器針筒16的靜態(tài)摩擦。周邊裙緣66的具體設計可允 許對劑量設置的更清楚觀察。在一個實施例中，周邊裙緣66具有相對線性的形狀并且以圓 柱形的形式繞著主體26的第一本體部分60延伸。根據(jù)另一個實施例，周邊裙緣66的內(nèi)表 面70無需接觸主體26，以形成氣穴或氣腔68，但是充分接近主體26以使得表面張力保持 所述氣腔68閉合并且在其中捕獲氣泡。 如圖6B-6D所示，塞子12的周邊裙緣66定尺寸為具有用來與肩部64相協(xié)作的預 定接觸面積80。接觸面積80適合形成足以捕獲空氣并且允許從氣腔至流體腔室的壓力連 通的預定間隙。 圖6E示出第四實施例的塞子12的變型，其中裙緣366具有預定長度L1，其小于圖 6B-6D的周邊裙緣66的長度L2，并且小于肩部364的高度Hl，以使得預定接觸面積380接 觸肩部364的底表面365以形成氣壓腔室368。 根據(jù)另一個布置，如圖6F所示，氣壓腔室468能僅通過徑向延伸的肩部464與注 射器針筒416的內(nèi)表面478相協(xié)作來產(chǎn)生。在這個構(gòu)造中，肩部464的尖端467不用必須 實際地接觸注射器針筒16的壁的內(nèi)表面478以便形成氣壓腔室468，而是僅需要相對于這 個內(nèi)表面處于一定距離內(nèi)以閉合氣壓腔室468。 再次參照圖6A-6F，本發(fā)明的塞子12的柔性芯部元件32包括在主體26上方延伸 的前部82、后部84以及定位于前部82和后部84之間的中心部分86。柔性芯部元件32經(jīng) 由在柔性芯部元件32的中心部分86和主體26的第一本體部分60之間延伸的柔性膜片44 與主體26并且尤其與其第一本體部分60相互連接。自己對準中心的鼻部34的創(chuàng)造性設 計允許當少量的力施加至塞子12時并且在塞子12通過柱塞桿14和注射器針筒16的整個 公差范圍上在鼻部34和出口開口或路厄接頭20的內(nèi)表面36之間形成密封。如上面關于 第一實施例所討論的，柔性芯部元件32的鼻部34的局部球形表面形狀確保鼻部34和路厄 接頭20的內(nèi)表面36之間的完全接觸，即使當鼻部34在接觸之前已經(jīng)旋轉(zhuǎn)或移動時也是如 此。 柔性膜片44和氣穴/氣泡68適合存儲勢能，以使得在柱塞桿14上的正壓力釋放
12并且柔性芯部元件32的鼻部34與路厄接頭20的內(nèi)表面36之間的密封釋放時，這個勢能的釋放迫使注射器針筒16內(nèi)的流體穿過路厄接頭20和任何附接的導管。
根據(jù)這個發(fā)明的第四實施例，主體26包括至少一個基本上徑向地向外并且基本上圍繞主體26的第二本體部分62的周邊延伸的第二肋88。這個第二肋88適合與注射器針筒16的內(nèi)表面78形成主動密封。所述至少一個氣穴/氣泡68相對于第二肋88定位在向前位置中。主體26可包括第三肋90，以使得第二肋88和第三肋90如圖6B所示繞著主體26的第二本體部分62的外徑D2的周邊徑向地向外延伸，并且沿著這個第二本體部分62軸向地間隔開。 如圖6B-6F和圖7_9所示，塞子12的主體26能包括從開口后端28沿軸向向內(nèi)延伸的至少一個底切部分55。這個底切部分55適合將柱塞桿14的前端附接部分31鎖定在塞子12內(nèi)。根據(jù)一個方面，底切部分55如所示可包括例如圖7中的倒?jié)u縮部分56，其適合與柱塞桿14的前端附接部分31相協(xié)作。在下面詳細描述根據(jù)本發(fā)明的前端附接部分31的各種設計。 如圖6B和圖7所示，主體26還包括具有漸縮部分198的內(nèi)表面，其適合與柱塞桿14的前端附接部分31上的漸縮部分196相接觸。這些相接觸的漸縮部分196、 198 —起共同協(xié)作，以使得塞子12將徑向力施加至注射器針筒16，從而在將向前力施加至柱塞桿14時塞子與注射器針筒形成主動密封。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如圖6C、6D、8和9所示，主體26的內(nèi)表面132的漸縮部分199能是從主體26的側(cè)壁部分57至柔性芯部元件32的連續(xù)輪廓。這個連續(xù)輪廓漸縮部分199適合與柱塞桿14的前端附接部分31上的漸縮部分196相協(xié)作，以使得塞子12將徑向力施加至注射器針筒16，從而在將向前力施加至柱塞桿14時塞子與注射器針筒形成主動密封。 注射器針筒16內(nèi)的壓力的增大將引起塞子12的閉合前端30具有與注射器針筒16的壁的內(nèi)表面78的較高接觸壓力，從而防止塞子12和注射器針筒16的密封處的泄漏。本發(fā)明的主動密封通過在注射器針筒16中具有低流體壓力時在塞子12和注射器針筒16之間使用較低接觸壓力，但是在流體壓力增大時，比如在柱塞桿14和塞子12穿過注射器針筒16的向前移動期間使用較高接觸壓力來解決這個問題。 在一個實施例中，主動密封通過柱塞桿14的前端附接部分31和塞子12的內(nèi)側(cè)的相互作用來獲得。根據(jù)一個實施例，如圖6B所示，柱塞桿14的前端附接部分31包括向前引導表面漸縮部分196并且與塞子12內(nèi)側(cè)上的漸縮部分198相應。在使用期間，當柱塞桿14被推動時，向前的前緣將力施加至塞子12內(nèi)側(cè)。由于兩個表面196、 198的漸縮形狀，柱塞桿14給予在注射器針筒16中推動塞子12向前的力以及在徑向上基本上向外推動的力。向外的力向第二肋88的前方推進塞子12，并且進入注射器針筒16的壁，這增大密封壓力。同樣，如圖6C和6D所示，柱塞桿14的前端附接部分31上的漸縮部分196將力給予主體26的內(nèi)表面132的連續(xù)輪廓漸縮部分199，以使得塞子12將徑向力施加至注射器針筒16，從而在將向前力施加至柱塞桿14時塞子與注射器針筒16形成主動密封。高的柱塞桿力由注射器針筒16中的高壓力引起，以使得與其的接觸壓力將在注射器針筒16中的壓力增大時增大。 在又一實施例中，塞子12的周邊裙緣66還作為唇密封。在流體壓力增大時，氣穴/氣泡68中的氣壓增大，塞子12和注射器針筒16的界面處的裙緣接觸壓力增大，提高密封性能。這個主動密封的另一個優(yōu)點是由于柱塞桿14的力僅施加在向前或第二肋88上，這允許在注射期間后面或第三肋90被向前"拉動"。這個拉動還將拉伸后面或第三肋90的材料，減少注射器針筒16上的有效力并且進一步減少摩擦力。 本發(fā)明的塞子設計意圖通過在塞子12已經(jīng)在注射器針筒16中觸底并且從柱塞桿14釋放力之后形成流體流出注射器針筒的前端(并且進入任何附接的導管)的正排出來防止回流。作用來產(chǎn)生這種正排出的塞子12的特征是在塞子12的鼻部34處的密封、在鼻部34和向前或第二密封肋88之間的塞子12的撓曲或相對移動、以及在將力從柱塞桿14釋放之前捕獲并且存儲的呈加壓流體形式的勢能。第二肋88相對于塞子12的鼻部34的相對移動借助將外部向前或第二肋88連接至柔性芯部元件32和鼻部34的柔性膜片44來實現(xiàn)。能量存儲借助柔性膜片44和在正好位于第二肋88前面的周邊裙緣66下面捕獲的氣泡或氣穴68來實現(xiàn)。 本發(fā)明的塞子12的第四實施例的具體設計具有幾個優(yōu)點。例如，由于周邊裙緣66可以是基本上線性的，而沒有任何徑向凸緣，減少和/或消除了周邊裙緣66的起皺。尤其，在塞子主體26的第一本體部分60上提供肩部64允許周邊裙緣66具有相對筆直的形狀，并且周邊裙緣66的柔性和/或彈性允許在向內(nèi)方向上撓曲從而在周邊裙緣66自身沒有變形的情況下使周邊裙緣66的接觸區(qū)域80與肩部64相接觸。這個設計的另一個優(yōu)點是簡化了塞子12的制造。由于僅需要一個模塑工具板用于模具的底部，所以降低了加工成本。
周邊裙緣66上的向外延伸部分或突出77的添加最小化了周邊裙緣66與注射器針筒16的內(nèi)表面78相接觸的面積。這個減少的接觸面積降低了掙脫力和靜態(tài)摩擦，并且還提供劑量設置的清楚指示。最后，周邊裙緣66的干涉和長度的設計使得維持適當?shù)拈g隙來捕獲空氣并且允許從氣腔至流體腔室的壓力相通。 塞子12在注射器針筒16內(nèi)的主動密封能通過如下所述柱塞桿14的前端附接部分31與塞子12的具體內(nèi)部設計相結(jié)合來進一步實現(xiàn)。前端附接部分31適合與先前這里
所公開的任何塞子實施例一起使用。本發(fā)明尤其用于其中注射器io預裝填且消毒，并且塞
子12在柱塞桿14附接至塞子12之前插入注射器針筒16的情形。 如圖16A-16C所示，柱塞桿14可包括具有沿著縱向軸線AX延伸的前端126和后端128的伸長元件124，如圖16B所示。至少一個偏轉(zhuǎn)臂130可與伸長元件124的前端126相聯(lián)系。偏轉(zhuǎn)臂130能在柱塞桿14插入塞子12期間徑向向內(nèi)地偏轉(zhuǎn)，并且如圖3所示在插入塞子12以將柱塞桿14鎖定在塞子12內(nèi)之后向外偏轉(zhuǎn)為與塞子12的內(nèi)表面132相接觸。圖16A-16C示出兩個偏轉(zhuǎn)臂130，然而，能按照需要提供任何數(shù)量的偏轉(zhuǎn)臂130以將柱塞桿14緊固地附接在塞子12內(nèi)。 返回參照圖3，在柱塞桿14插入塞子12時，柱塞桿14上的偏轉(zhuǎn)臂130偏轉(zhuǎn)和/或塞子12變形以允許偏轉(zhuǎn)臂130移入塞子12內(nèi)側(cè)上的底切空間134。在偏轉(zhuǎn)臂130進入底切空間134時，柱塞桿14鎖定在適當?shù)奈恢貌⑶曳乐古c塞子12分開。在使用者使用注射器IO抽吸時，柱塞桿14上的偏轉(zhuǎn)臂130將在塞子12的內(nèi)側(cè)上剌入塞子12的底切表面136，防止柱塞桿14從塞子12拉出。偏轉(zhuǎn)臂130的底面133能是漸縮的，以相應于塞子12的底切表面136的形狀。偏轉(zhuǎn)臂130能根據(jù)幾個設計來實施，如下面更詳細地討論。
根據(jù)第一實施例，如圖17A-17B所示，伸長元件124的前端126包括從前端126的前表面144延伸的頭部元件140。頭部元件140包括沿著其前表面144延伸的邊緣元件142。偏轉(zhuǎn)臂130可在基本上向下的方向上從邊緣元件142的底面146延伸出。至少一個第一止動元件148能提供用來在柱塞桿14插入塞子12期間限制偏轉(zhuǎn)臂130的偏轉(zhuǎn)。這個第一止動元件148能定位為鄰近頭部元件140的后部150。 邊緣元件142優(yōu)選地由能與塞子12的內(nèi)表面形成主動密封的彈性體材料形成，如圖3所示。增強材料153也可設置于偏轉(zhuǎn)臂130的接觸區(qū)域處。而且，如圖16A、16C和17A所示，邊緣元件142和頭部元件140可包括由至少一個側(cè)壁158限定的空心部分156。側(cè)壁158具有朝著空心部分156的中心徑向向內(nèi)地延伸的多個向內(nèi)延伸的肋159。根據(jù)一個實施例，這個空心部分156能與塞子12內(nèi)的柔性芯部元件32的后部相接觸。
根據(jù)第二實施例，如圖18A-18B所示，所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂160從頭部元件140的中心部分162徑向向外地延伸。在這個實施例中，偏轉(zhuǎn)臂160可以是延伸穿過頭部元件140的中心部分162上的孔口 163的連續(xù)元件。空心部分166還設置于這個實施例的頭部元件140和邊緣元件142中。偏轉(zhuǎn)臂160的邊緣168還可由適當?shù)脑鰪姴牧闲纬?。第一止動元?70從頭部元件140的后部150向外延伸。第二止動元件172從邊緣元件142的底面173向后延伸以在相反方向上限制臂偏轉(zhuǎn)，比如在注射器10的抽吸期間。
根據(jù)第三實施例，如圖19A-19B所示，所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂包括從邊緣元件142的底面173在向下和徑向向外方向上延伸的一對偏轉(zhuǎn)臂174。在這個實施例中，第一止動元件176從頭部元件140的后部150向外延伸。第二止動元件178從邊緣元件142的外緣179向下延伸以便限制偏轉(zhuǎn)臂174的偏轉(zhuǎn)，比如在抽吸期間。偏轉(zhuǎn)臂174的邊緣180由適當?shù)脑鰪姴牧闲纬伞?根據(jù)第四實施例，如圖20A-20C所示，伸長元件124的前端126包括基座表面126A，其具有由此延伸的頭部元件140。頭部元件140包括沿著其前表面144延伸的邊緣元件142。在這個實施例中，所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂包括與頭部元件140平行地從基座表面126A延伸的第一臂部分182以及相對于第一臂部分182在向后和向外方向上延伸地附接至第一臂部分182的前部186的第二臂部分184。如圖20C所示，止動元件188可設置為在柱塞桿14插入塞子12期間限制第二臂部分184的偏轉(zhuǎn)。這個止動元件188定位為在與第二臂部分184的內(nèi)表面191鄰近的位置處鄰接第一臂部分182的外表面190。第二臂部分184上的部分可按照需要包括增強材料189。另外，第二臂元件184的底面193按照期望的那樣可以是平坦狀的或漸縮的，取決于塞子12的匹配表面底切部分136的形狀。
這些雙偏轉(zhuǎn)臂部分182U84能從柱塞桿14的前端的基部以及從附接至前端幾何結(jié)構(gòu)的基部的臂的頂部偏轉(zhuǎn)。在插入期間，正常負荷施加至第二臂部分184的外表面上。在壓力施加至第二臂部分184的頂部或前部186時，第一臂部分182向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。在壓力沿著第二臂部分184的表面向下傳遞時，這個第二臂部分184將開始偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)在兩個臂部分182、184都處于最大偏轉(zhuǎn)時最大。在抽吸期間，壓縮和/或扭轉(zhuǎn)負荷施加至臂部分182U84上，并且第一臂部分182將開始向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，同時第二臂部分184剌入塞子的底切表面，比如圖3所示的底切表面136。然而，偏轉(zhuǎn)由第二臂部分184和塞子12的壁的內(nèi)表面132之間的接觸來限制。如上面所討論的，止動元件188可設置用來通過在需要時限制臂部分182、184的偏轉(zhuǎn)來減少臂部分182、 184上的應力，使之在插入期間以及在止動元件188和第二臂部分184相互接觸之后與表面壓力無關地偏轉(zhuǎn)。
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圖20A-20C的實施例還能在頭部元件140和邊緣元件142中包括開口 192。這個開口 192由環(huán)形側(cè)壁194和多個肋195限定，所述多個肋195從這個環(huán)形側(cè)壁194朝著開口 192向內(nèi)延伸。 根據(jù)第五實施例，如圖21A-21F所示，柱塞桿14的通常指示為200的附接部分能包括偏轉(zhuǎn)臂204，該偏轉(zhuǎn)臂能包括從伸長元件124的前端126延伸的單個環(huán)形偏轉(zhuǎn)臂或多個偏轉(zhuǎn)臂。這個偏轉(zhuǎn)臂204限定空間206，并且在柱塞桿14在塞子12內(nèi)的附接期間，偏轉(zhuǎn)臂204朝著空間206向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。在偏轉(zhuǎn)臂204已經(jīng)達到最大偏轉(zhuǎn)并且容納在塞子12內(nèi)側(cè)上的底切空間134中時，芯塊208可插入這個空間206以支撐偏轉(zhuǎn)臂204，并且防止偏轉(zhuǎn)臂在注射器10的使用期間垮塌并且與塞子分開。根據(jù)一個實施例，如圖21D-21E所示，伸長元件124包括空心部分210，并且芯塊208預模塑在這個空心部分210內(nèi)。在將柱塞桿14附接至塞子12之后，在空心部分210內(nèi)施加作用力以迫使芯塊208進入空間206。替代地，芯塊208可分開地模塑并且隨后插入。 本發(fā)明的另一方面是如圖22A-22B、23A-23B、24A-24B和25所示的全新柱塞本體設計。柱塞桿14優(yōu)選地由剛性熱塑性材料制成。如下面更詳細地討論的，這個設計由空心伸長柱塞桿本體構(gòu)成，其中空心部分由多個縱向地延伸的凸角限定并且優(yōu)選地提供奇數(shù)數(shù)量的凸角。在傳統(tǒng)實心體的四肋柱塞設計中，使用者可在抽吸期間施加可與肋的邊緣正交的側(cè)面負荷，引起最小的側(cè)向負荷偏轉(zhuǎn)，或與肋之間的區(qū)域正交，即，與肋成45。，引起最大的側(cè)向負荷偏轉(zhuǎn)。本發(fā)明引入一種柱塞本體，其包括伸長本體部分234，該伸長本體部分具有前端236、后端238以及沿著前端236和后端238之間的縱向軸線延伸的側(cè)壁部分239。側(cè)壁部分239包括限定內(nèi)部空心部分242的多個縱向地延伸的凸角240。附接元件244緊固至前端236并且適合將柱塞桿14附接至塞子12。蓋元件246緊固至伸長本體部分234的后端238，用來覆蓋內(nèi)部空心部分242并且提供拇指按壓區(qū)域248，用來在使用期間將力施加至柱塞桿14。 縱向地延伸的凸角240優(yōu)選地包括相對彼此基本上等距地間隔開的奇數(shù)數(shù)量的凸角。根據(jù)一個實施例，如圖23A-23B所示，多個縱向地延伸的凸角240包括相對彼此以大致120°定位的三凸角設計250。根據(jù)另一實施例，如圖22A-22B所示，所述多個延伸凸角240的數(shù)量為五個，形成五凸角設計251，其中凸角240相對彼此基本上等距地間隔開。凸角相對彼此定位為形成柱塞桿14基本上均勻的側(cè)向負荷偏轉(zhuǎn)。提供奇數(shù)數(shù)量的凸角240，通過在支撐反作用負荷的相對側(cè)面上引入凸角來減少在負荷施加至凸角240之間的區(qū)域時的預期偏轉(zhuǎn)。本發(fā)明還包括四凸角240的空心伸長柱塞本體設計252，比如圖24A-24B所示。由于柱塞14的本體部分包括空心部分253，如上面所討論的，與空心設計有關的優(yōu)點也將呈現(xiàn)在四凸角設計252中?？招脑O計還給柱塞桿14的本體部分234提供另外的剛硬度以及幾個人體工程學改進，比如在下面詳細討論的降低生產(chǎn)成本、更容易的制造過程等。
本發(fā)明的柱塞桿14可根據(jù)以下工藝制造。在第一種工藝中，伸長本體部分234和前端附接元件244由相同的材料一體地模塑。柱塞桿14設計為具有內(nèi)部空心部分242，以使得塑孔栓能在注塑期間能沿著柱塞桿14的中心被向上驅(qū)動。這允許待模塑的柱塞桿14 "豎立"，這使得循環(huán)時間由于塑孔栓中的另外冷卻而減少，并且體積由于腔室數(shù)量的增加而增大。為了覆蓋拇指按壓側(cè)/區(qū)域248上的塑孔栓開口或內(nèi)部空心部分242，柔性觸摸表面盤249可附接至拇指按壓區(qū)域248，用來在注射期間增加舒適性。
根據(jù)第二種工藝，如圖25所示，柱塞桿14能以三個分開的零件制造。附接元件 244能是注塑成型的，柱塞桿14的伸長本體部分234能擠出模塑或注塑成型，并且蓋元件或 拇指按壓盤246能通過沖壓模塑工藝制造。附接元件244、伸長本體部分234以及拇指按壓 盤246能由不同材料形成，用于在需要的地方提高性能。例如，更昂貴的材料可用來模塑前 面附接元件244，用于提高性能，并且柔性觸摸彈性體可用于拇指按壓盤246。擠出柱塞14 的本體部分234允許用于另外的橫截幾何結(jié)構(gòu)，這將提供均勻的側(cè)向負荷偏轉(zhuǎn)并且允許人 體工程學的改進，否則這將由模具上的分型線所限制。另外，對于本體部分使用擠出工藝允 許由單個擠壓設備生產(chǎn)與不同長度的注射器針筒16 —起使用的不同長度的本體部分。
在圖17A-17B、18A-18B、19A-19B和20A-20C的附接布置中，這些實施例的每個包 括具有沿著其前表面144延伸的邊緣元件142的頭部元件140，其中邊緣元件包括漸縮部分 196，其適合接觸塞子12內(nèi)的相應漸縮部分198，如圖2B所示，用于在將向前力施加至柱塞 桿14時將徑向力施加至塞子12。在圖21A-21F的布置中，偏轉(zhuǎn)臂204在其前端214處包 括漸縮部分213，其適合接觸塞子12內(nèi)的相應漸縮部分198，用來在將向前力施加至柱塞桿 14時將徑向力施加至塞子12。 本發(fā)明的塞子設計意圖通過在塞子12已經(jīng)在注射器針筒16中觸底并且從柱塞桿 14釋放力之后形成流體進入附接導管的正排出，來防止回流。塞子12作用來形成這個正排 出的特征是塞子12的鼻部34處的密封、塞子12在鼻部34和向前或第一密封肋46之間的 撓曲或相對移動、以及由此呈加壓流體形式的勢能在從柱塞桿14釋放力之前被捕獲并且 存儲的裝置。第一肋46相對于塞子12的鼻部34的相對移動借助將外部第一肋46連接至 柔性芯部元件和鼻部34的柔性膜片44來實現(xiàn)。能量存儲借助柔性膜片44和在正好位于 第一肋46前面的折疊的向前延伸裙緣50下面捕獲的氣泡或氣穴腔53來實現(xiàn)。
如圖10-12所示，正排出或防止注射器針筒內(nèi)的回流的方法包括以下步驟。第一 步驟提供塞子12，其具有限定開口后端28和閉合前端30的主體。所述開口后端28適合于 在其中接收柱塞桿14的前端附接元件31。柔性芯部元件32經(jīng)由鄰近閉合前端30地與主 體26 —體形成的柔性膜片44與主體26互相連接。柔性芯部元件32包括鼻部34，優(yōu)選地 具有輪廓，如上面所討論的，其是自己對準中心的并且適合與注射器針筒16的路厄接頭20 的內(nèi)表面形成可靠密封。該方法還包括將柱塞桿14的前端附接元件31插入在塞子12的 開口后端28內(nèi)的步驟。將力施加至柱塞桿14以將塞子12推入注射器針筒16，直到柔性芯 部元件32的鼻部34接觸注射器針筒路厄接頭20的內(nèi)表面36，形成密封并且捕獲流體，阻 止其流入路厄接頭20。將另外的力施加至柱塞桿14以壓縮鼻部34，在注射器針筒16內(nèi)推 進至少一個肋46并且壓縮捕獲的空氣以在氣穴53內(nèi)形成增大的壓力。該方法的最后步驟 包括釋放柱塞桿14上的力以釋放鼻部34和路厄接頭20的內(nèi)表面36之間的密封，其中摩 擦力將肋46保持在注射器針筒16內(nèi)的推進位置，以使得氣穴53內(nèi)增大的壓力引起任何捕 獲的流體將被推動穿過路厄接頭20和任何附接的導管。 圖2A-2B和圖3示出一種塞子設計，其中塞子12包括從主體26的閉合前端30延 伸的至少一個向前延伸裙緣50，并且其中施加力以將塞子12推入注射器針筒的步驟引起 這個裙緣50相對于塞子12的主體26向內(nèi)偏轉(zhuǎn)以基本上接觸該主體26的外部52，或相對 于該外部52在預定的距離內(nèi)，以形成用來在其中捕獲空氣的氣穴53。將另外的力施加至柱 塞桿14以壓縮鼻部34的步驟引起柔性膜片44拉伸。釋放柱塞桿14上的力從而釋放柔性
17膜片44上的力的步驟引起任何捕獲的流體將被推動穿過出口開口或路厄接頭20和任何附 接導管。 圖4A和4B示出一種塞子設計，其不依靠柔性裙緣來捕獲氣泡從而幫助存儲能量 以迫使任何捕獲的流體穿過路厄接頭20。而是，這個設計僅依靠將柔性芯部元件32連接至 塞子12的主體26的膜片44A的柔性來捕獲壓力能量，并且一旦從柱塞桿14釋放力就使其 返回。能捕獲氣泡的另外特征包括塞子表面中的內(nèi)模塑凹穴或有槽通道的其它形式。
圖5A和5B示出根據(jù)本發(fā)明的塞子254的另一個設計。在上面詳細討論的這個設 計示出用于相對于針筒密封的唇密封。塞子254的前面密封256定位于柔性臂258的前緣 上。初始密封壓力通過臂與針筒壁的干涉產(chǎn)生。在注射器針筒16中的壓力增大時，向外的 徑向力施加至柔性臂258的內(nèi)側(cè)259。這個向外推動將增大由此所述密封壓靠針筒壁的力。
利用圖6C的塞子設計來正排出流體以及防止注射器針筒內(nèi)的回流的方法也由本 發(fā)明提供，并且在圖13-15中示出。這個方法包括提供塞子12的步驟，塞子12包括具有閉 合前端30的主體26。主體26還可包括適合于在其中接收柱塞桿14的前端附接元件31的 開口后端28。主體26包括具有第一直徑的第一本體部分60以及具有第二直徑的第二本體 部分62，第二直徑大于第一本體部分60的第一直徑。柔性芯部元件32鄰近閉合前端30地 與主體26 —體形成。柔性芯部元件32包括從前端延伸出的鼻部34、圍繞主體26的第一本 體部分60延伸的肩部64、以及從第二本體部分62朝著主體26的前端30延伸的至少一個 周邊裙緣66。周邊裙緣66與肩部64相協(xié)作，用來在其中捕獲至少一個氣穴/氣泡68。周 邊裙緣66包括沿著外表面唇部74徑向地延伸的突出或第一肋77。該方法還包括步驟提 供至少一個第二肋88，第二肋88圍繞主體26的外徑部分或第二本體部分62的周邊徑向向 外地延伸；將柱塞桿14的前端附接元件31插入塞子12的開口后端28內(nèi)；將力施加至柱塞 桿14以將塞子12推入注射器針筒16，直到柔性芯部元件32的鼻部34接觸出口開口 (比 如路厄接頭20)的背面或內(nèi)表面36 ;形成密封并且捕獲流體防止其流入路厄接頭20 ;將另 外的力施加至柱塞桿14以壓縮鼻部34 ;在注射器針筒16內(nèi)推進第二肋48并且壓縮捕獲 的空氣以在氣穴68內(nèi)形成增大的壓力。在沖洗操作完成時，該方法包括釋放柱塞桿14上 的力以釋放鼻部34與路厄接頭20的內(nèi)表面36之間的密封的步驟，其中摩擦力將第二肋48 保持在注射器針筒12內(nèi)的推進位置以使得氣穴68內(nèi)增大的壓力引起任何捕獲的流體被推 動穿過路厄接頭20和任何附接導管。在失去密封時，氣穴/氣泡68中的壓力和存儲的能 量釋放。這個氣穴/氣泡68將膨脹，迫使流體從塞子12的前面離開。這種壓力釋放將流 體向外推動穿過路厄接頭20，使得流體被向外推動穿過任何附接導管。
柔性芯部元件32的鼻部34具有適合與注射器針筒16的路厄接頭20的內(nèi)表面形 成可靠密封的輪廓。這個芯部元件32經(jīng)由柔性和/或彈性膜片44與主體26相互連接。 將另外的力施加至柱塞桿14以壓縮鼻部34的步驟引起柔性膜片44拉伸，并且釋放柱塞桿 14上的力的步驟釋放柔性膜片44上的這個力，從而引起任何捕獲的流體被推動穿過路厄 接頭20和任何附接導管，防止注射器針筒16內(nèi)的回流。 本發(fā)明具有超過現(xiàn)有柱塞桿和塞子設計的眾多優(yōu)點。在本發(fā)明的一個方面中，當 首先推進塞子12時掙脫力減小，這增加了設備的使用容易性并且減少在首先掙脫塞子12 時出現(xiàn)的釋放。本設計還改進或減少塞子12上的維持力，因為塞子12和注射器針筒16之 間由于主動密封而干涉減少，這允許柱塞桿14和塞子12的組件用于更寬范圍的注射器泵送應用中。本發(fā)明的再一個優(yōu)點是柱塞桿14和塞子12之間改進的連接，尤其在將柱塞桿 14附接至塞子12之前將塞子12插入注射器針筒16時。使用螺紋連接的以前設計傾向于 使塞子變形或?qū)⑵渫齐x中心，增大了泄漏的機會。最后，這種創(chuàng)造性的設計在柱塞桿14到 達底部并且柱塞桿14上的力釋放之后獲得流體的正排出。 雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的具體實施例，但本領域技術人員將理解，能在本公 開的總體教導的啟發(fā)下開發(fā)出對那些細節(jié)的各種變型和替代。因此，所公開的具體布置將 僅是說明性的并且不是要限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍將給出所附權(quán)利要求以及其任 何和全部等同概念的全部范疇。
權(quán)利要求
一種適合與塞子附接以和注射器針筒一起使用的柱塞桿，所述柱塞桿包括(a)伸長元件，其具有前端和后端，并且沿著縱向軸線延伸；以及(b)與所述伸長元件的所述前端相聯(lián)的至少一個偏轉(zhuǎn)臂，所述偏轉(zhuǎn)臂能在所述柱塞桿插入塞子期間沿徑向向內(nèi)地偏轉(zhuǎn)，并且在插入塞子之后向外偏轉(zhuǎn)為與塞子的內(nèi)表面相接觸以將所述柱塞桿鎖定在所述塞子內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的柱塞桿，包括至少兩個偏轉(zhuǎn)臂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的柱塞桿，其中所述柱塞桿還包括至少一個第一止動元件，用來在 所述柱塞桿插入塞子期間限制所述偏轉(zhuǎn)臂的偏轉(zhuǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的柱塞桿，其中所述伸長元件的所述前端包括從前端延伸出的頭部 元件，所述頭部元件包括沿著頭部元件的前表面延伸的邊緣元件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的柱塞桿，其中所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂從所述邊緣元件的底面向后延伸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的柱塞桿，其中所述第一止動元件定位為與所述頭部元件的后部相鄰。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的柱塞桿，其中所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂從所述頭部元件的中心部分延伸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的柱塞桿，其中所述第一止動元件從所述頭部元件的后部向外延伸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的柱塞桿，其中第二止動元件從所述邊緣元件的底面向后延伸以限 制所述偏轉(zhuǎn)臂的臂偏轉(zhuǎn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4的柱塞桿，其中所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂從所述邊緣元件的底面向后 延伸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的柱塞桿，其中所述第一止動元件從所述頭部元件的后部向外延伸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的柱塞桿，還包括從所述邊緣元件的外邊緣向下延伸以限制所述 偏轉(zhuǎn)臂的臂偏轉(zhuǎn)的第二止動元件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的柱塞桿，其中所述伸長元件的所述前端包括具有從前端延伸的 頭部元件的基部元件，所述頭部元件包括沿著該頭部元件的前表面延伸的邊緣元件，并且 其中所述至少一個偏轉(zhuǎn)臂包括第一臂部分和第二臂部分，所述第一臂部分與所述頭部元件 平行地從所述基部元件延伸，所述第二臂部分相對于所述第一臂部分在向后向外方向上延 伸，附接至所述第一臂部分的前部。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的柱塞桿，還包括止動元件，以在所述柱塞桿插入塞子期間限制 所述第二臂部分的偏轉(zhuǎn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的柱塞桿，其中所述止動元件定位為在與所述第二臂部分的內(nèi)表 面鄰近的位置處鄰接所述第一臂部分的外表面。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1的柱塞桿，其中所述伸長元件的所述前端包括頭部元件，頭部元件 包括沿著該頭部元件的前表面延伸的邊緣元件，并且其中所述邊緣元件 由能與塞子的內(nèi)表 面形成主動密封的材料形成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的柱塞桿，其中所述頭部元件和所述邊緣元件包括由至少一個側(cè)壁限定的空心部分，所述側(cè)壁具有朝著所述空心部分的中心延伸的多個向內(nèi)延伸的肋，用 來接觸塞子的內(nèi)表面。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l的柱塞桿，其中所述伸長元件的所述前端包括從所述前端延伸的 頭部元件，所述頭部元件包括沿著該頭部元件的前表面延伸的邊緣元件，并且其中所述邊 緣元件包括適合接觸塞子內(nèi)的相應漸縮部分的漸縮部分，用來在將向前力施加至所述柱塞 桿時將徑向力施加至塞子。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1的柱塞桿，其中所述偏轉(zhuǎn)臂包括從所述伸長元件的所述前端延伸 的至少兩個偏轉(zhuǎn)臂或者單個環(huán)形偏轉(zhuǎn)臂以便限定一空間，其中在所述柱塞桿插入塞子時， 將一芯塊插入所述空間以防止所述至少兩個偏轉(zhuǎn)臂或所述單個環(huán)形偏轉(zhuǎn)臂在注射器的抽 吸期間垮塌。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的柱塞桿，其中所述伸長元件是空心的，并且所述芯塊在所述伸 長元件內(nèi)預模塑并且在所述空心元件內(nèi)施加作用力以迫使所述芯塊進入所述空間。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19的柱塞桿，其中所述偏轉(zhuǎn)臂在其前端處包括漸縮部分，所述漸縮 部分適合接觸塞子內(nèi)的相應漸縮部分，用來在將向前力施加至所述柱塞桿時將徑向力施加至塞子。
22. —種適合與塞子附接以和注射器針筒一起使用的柱塞桿，所述柱塞桿包括(a) 伸長空心元件，其具有前端、后端以及在所述前端和所述后端之間沿著縱向軸線延 伸的側(cè)壁部分，所述側(cè)壁部分包括限定內(nèi)部空心部分的多個縱向延伸的凸角；(b) 附接元件，其緊固至所述前端，適合將所述柱塞桿附接至所述塞子，以及(c) 蓋元件，其緊固至所述伸長元件的所述后端，用來覆蓋所述空心部分并且提供用于 在使用期間將力施加至柱塞桿的拇指按壓區(qū)域。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的柱塞桿，其中所述多個縱向延伸的凸角包括相對于彼此基本上 等距地間隔開的奇數(shù)個凸角。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22的柱塞桿，其中所述多個縱向延伸的凸角包括相對于彼此以大致 120°定位的三個凸角。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22的柱塞桿，其中所述多個縱向延伸的凸角相對于彼此定位為造成 所述柱塞桿的基本上均勻的側(cè)面負荷偏轉(zhuǎn)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22的柱塞桿，其中所述伸長元件和前端的所述附接元件由相同的材 料一體地模塑。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22的柱塞桿，其中所述伸長元件、前端的所述附接元件以及后端的 所述蓋元件中的每個由不同的材料分開地形成。
28. —種適合與注射器針筒一起使用的柱塞桿塞子組件，所述組件包括(a) 柱塞桿，其具有前面附接端部和后端，并且沿著縱向軸線延伸；(b) 至少一個偏轉(zhuǎn)臂，其與所述伸長元件的所述前面附接端部相聯(lián)，所述偏轉(zhuǎn)臂適合在 力施加至該偏轉(zhuǎn)臂時沿徑向向內(nèi)地偏轉(zhuǎn)并且在該力釋放時沿徑向向外地偏轉(zhuǎn)；以及(c) 塞子，其具有限定開口后端和閉合前端的主體，所述開口后端由內(nèi)壁表面和底切部 分限定，所述開口后端適合接收所述柱塞桿的所述前面附接端部，以使得所述偏轉(zhuǎn)臂在所 述前面附接端部插入期間被偏轉(zhuǎn)并且在插入之后向外偏轉(zhuǎn)以被捕獲于所述內(nèi)壁表面的至 少一部分和所述底切部分之間，從而將所述柱塞桿鎖定在所述塞子內(nèi)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的組件，其中柱塞桿的所述前面附接端部包括從該前面附接端部 延伸的頭部元件，所述頭部元件包括沿該頭部元件的前表面延伸的邊緣元件，并且其中所 述邊緣元件包括漸縮部分，該漸縮部分適合接觸塞子內(nèi)的相應漸縮部分，用于在將向前力 施加至所述柱塞桿時將徑向力施加至塞子。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29的組件，其中塞子的相應漸縮部分包括連續(xù)的漸縮表面。
全文摘要
公開了一種適合與塞子(12)附接以和注射器針筒(16)一起使用的柱塞桿(14)。柱塞桿包括具有前端(126)和后端的伸長元件(124)，柱塞桿沿著縱向軸線延伸。柱塞桿包括與伸長元件的前端相聯(lián)的至少一個偏轉(zhuǎn)臂(130)。偏轉(zhuǎn)臂能在柱塞桿插入塞子期間沿徑向向內(nèi)地偏轉(zhuǎn)，并且在插入之后向外偏轉(zhuǎn)為與塞子的內(nèi)表面相接觸，從而將柱塞桿鎖定在塞子內(nèi)。
文檔編號A61M5/315GK101743025SQ200880024586
公開日2010年6月16日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者A·伊科諾穆, E·希勒, J·托里斯, M·奎因, 關鍔, 鞠剛 申請人:貝克頓·迪金森公司