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CN110769872A - 注射设备和使用方法 - Google Patents

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CN110769872A
CN110769872A CN201880029105.6A CN201880029105A CN110769872A CN 110769872 A CN110769872 A CN 110769872A CN 201880029105 A CN201880029105 A CN 201880029105A CN 110769872 A CN110769872 A CN 110769872A
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CN
China
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injection device
injection
drug
patient
unit
Prior art date
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CN201880029105.6A
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G·戈登堡
A·哈拉米什
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Fetek Animal Health Technology Co ltd
Original Assignee
Target Point Technologies Ltd
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Publication date
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Abstract

一种用于向患者依次注射至少两种药物的注射设备可包括：手持单元，该手持单元包括由操作者握持的手柄；单根针；经由至少一个连接管联接到手持单元的基座单元；可移除地联接到基座单元的用于容纳药物的至少两个容器；以及至少一个泵。该至少一个连接管可以足够柔性，以使得手持单元易于操纵，并且足够刚性，以防止在药物从容器传递到手持单元时由于内部压力而导致管变宽。该注射设备可用于在不同的注射点依次施用至少两种药物。

Description

注射设备和使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月1日提交的美国临时申请No.62/492,492的较早的提交日的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于给患者(特别是家畜)进行注射的注射器装置，更具体地涉及自动注射器领域，某些实施例涉及依次地注射大量动物(例如，猪、家禽或包括鱼在内的水生物种)和/或注射一种以上的化合物和/或药物。
背景技术
在畜牧业中，出于各种原因，动物经常必须被施用药物等物质。通常，每个生产者必须治疗大量动物。治疗通常需要给每只动物注射多种药物(通常为液体形式)。这些药物可以包括药品、疫苗、激素、食物补充剂等(以下统称为“药物”)。
这些药物的施用(给药)通常包括使用施用装置，例如，注射器或灌服单元，从该施用装置手动或自动地给动物施用药物剂量。这种类型的施用通常包括药物装置的手动致动或泵送，以将药物输送给动物。
当治疗大量动物时(例如，经由手致动的装置)，操作者可能会疲劳。这可能导致许多故障，例如：(i)操作员意外的自我注射；(ii)当针尚未穿透患者皮肤或尚未穿透至所需深度时，施用药物剂量；(iii)在针从患者体内取出后施用剂量；(iv)仅施用所需剂量的一部分；(v)以非最佳的方向将针插入患者体内；和/或(vi)给同一个体施用加倍剂量，诸如此类。
此外，在许多情况下，需要给单个动物施用一种以上的药物。在没有由不同药物形成的现成组合物的情况下，或者在不可能将两种或更多种药物组合在一起的情况下，每个患者必须进行一次以上的注射，从而导致操作者疲劳。为此，已经开发了几种装置，用于在单个穿透和施用步骤中向单个患者施用两种或更多种单独的药物。这些装置通常包括几根针，每根针用于每种待施用的药物，从而允许在不同的注射点同时施用每种药物。然而，这些装置有几个缺点，例如，不同针之间的永久距离，这存在某些物理限制，尤其是在注射小尺寸动物时。这可能阻碍同一装置用于不同物种或大小的动物，并且可能由于要求用户购买多个装置而增加生产成本。其他装置包括“预混合”步骤，用于首先混合不同的药物，然后在单个注射点通过单根针施用混合物。然而，这种装置仅适用于可以预混合且在同一注射位置施用的药物。
此外，由于通常有大量的动物，并且这一过程通常进行得非常快，因此有时很难或不可能监测实际上注射哪些个体。此外，对于一些现有的装置来说，不可能监测已经接收全部剂量药物的个体与没有接收全部剂量药物的个体。这些类型的故障会给牲畜饲养过程带来额外的成本和复杂化，例如，由于动物治疗不当而导致的疾病爆发。
已经开发了一些试图解决这些可能的故障中的一些的现有装置。例如，美国公开文献No.2009/0018505公开了一种电动自动注射装置，其具有手持的枪形手柄。该装置有一个内部马达，通过连接到电源来供电，例如，AC电流或DC电池。一对限位开关通过限制螺旋齿轮的运动来控制药物的输送，螺旋齿轮响应于内部马达的供电而移动配件。
GB 2233234公开了一种用于禽类疫苗接种的便携式喷射注射器，其可包括两个喷射室，这两个喷射室分别供给用于同时给一只鸟施用的不同的疫苗组合物。
WO 2004/101060公开了一种适于由操作人员携带的注射器组件。接触传感器和定位传感器将信息输送给控制器，控制器进而控制推进单元、剂量单元和针来自动推动医用材料。注射器组件可以包括用于记录的电子或物理标记。
美国专利No.6,858,020公开了一种自动重复接种器设备，用于将预定体积的流体分配到动物体内，并在分配完每个体积的流体后重新装载。
美国专利No.8,529,522公开了一种具有可移除针筒的注射设备，其中，该针筒包括多个针。每个针由推进器推进到布放位置。
WO 2014/016807公开了一种大规模疫苗接种装置，其可以以电子方式控制和输送所测量的量的疫苗通过针。
美国公开文献No.2008/0177223公开了一种注射系统，该注射系统可以通过用至少一根注射针穿透受体鸟的皮肤而向鸟输送至少两种流体剂量。
美国公开文献No.2005/0209569公开了一种注射装置，其中，只有在该装置压靠在患者身体上之后，针才会自动从该装置伸入患者体内以用于施用药物，然后立即移除，从而减轻疼痛。
然而，已知装置存在各种缺点。例如，许多是固定的、手动致动的、需要麻烦的注射操作、需要多根针、或者缺乏消毒等问题。
因此，持续需要改进的注射器装置及其使用方法，例如，在通常使用多种药物的情况下用于依次注射大量动物的装置。
发明内容
根据本公开，本文描述使用单根针在两个或更多个不同位置将两种或更多种不同药物注射到患者体内的注射设备的实施例。注射设备可用于以快速有效的方式向大量动物(例如，猪、家禽、鱼、绵羊、山羊、牛等)注射药物，以防止和/或减少操作者失误、操作者疲劳和注射故障。
因此，在一些实施例中，一种用于向患者依次注射至少两种药物的注射设备包括：手持单元，该手持单元包括由操作者握持的手柄；单根针；经由至少一个连接管联接到手持单元的基座单元；可移除地联接到基座单元的用于容纳药物的至少两个容器；以及至少一个泵。该至少一个连接管可以足够柔性，以使得手持单元易于操纵，并且足够刚性，以防止当药物从容器传递到手持单元时由于内部压力而导致管变宽。该注射设备可用于在不同的注射点依次施用至少两种药物
在一个代表性实施例中，一种注射设备包括：单根针；以及多个剂量室，该多个剂量室流体联接到单根针。在一些实施例中，注射设备还可包括多个药物容器，每个药物容器流体联接到该多个剂量室中的一个剂量室。在一些实施例中，一个或多个柔性管可用于联接多个剂量室和多个药物容器，并且柔性管可以被配置为在药物从中通过时阻止变宽。
在另一代表性实施例中，一种注射设备，包括：手持单元，该手持单元包括握持部分、头部和单根针；多个剂量室，该多个剂量室流体联接到单根针；基座单元，该基座单元联接到多个药物容器；至少一个柔性连接管，该柔性连接管流体联接手持单元和基座单元，该柔性连接管被配置为在药物从中通过时阻止变宽。在一些实施例中，注射设备可包括一个或多个泵，该一个或多个泵被配置为将药物从基座单元泵送到手持单元。
在一些实施例中，头部相对于手持单元可以是固定的，并且单根针可以联接到固定的头部并从固定的头部延伸。在其他实施例中，头部可以相对于手持单元移动，并且将可移动的头部推靠在患者身体上可以使单根针露出。
在一些实施例中，注射设备的基座单元被配置为由用户佩戴。在一些实施例中，注射设备还包括温度控制单元，例如，珀尔帖加热和冷却系统。在一些实施例中，注射设备还包括控制面板，该控制面板被配置为确定和显示与注射过程相关的信息。在一些实施例中，控制面板被配置为向远程装置实时传输数据。在一些实施例中，注射设备还包括多个阀，每个阀联接到药物容器。在一些实施例中，注射设备还可包括故障识别系统。在一些实施例中，注射设备可以具有多个泵，并且每个泵可以联接到多个药物容器中的一个。
在一些实施例中，注射设备被配置为在多个注射部位依次施用多种药物。在一些实施例中，通过注射设备的手动致动来施用药物。在一些实施例中，在将单根针插入到患者体内的选定深度时，可以自动地施用药物。
在另一代表性实施例中，一种注射设备可包括：手持单元，该手持单元包括握持部分、头部和单根针；多个剂量室，该多个剂量室流体联接到单根针；基座单元，该基座单元联接到多个药物容器；至少一个柔性连接管，该柔性连接管流体联接手持单元和基座单元，该柔性连接管被配置为在药物从中通过时阻止变宽；至少一个泵，该至少一个泵被配置为将药物从基座单元泵送到手持单元；一个或多个温度控制单元，该一个或多个温度控制单元可操作地联接到药物容器；一个或多个控制面板，该一个或多个控制面板被配置为确定和显示与注射过程相关的信息，并且可选地将实时数据传输到远程装置；以及故障识别装置，该故障识别装置被配置为识别注射设备的故障。
从下面参考附图进行的详细描述中，本公开的前述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。
附图说明
图1是示例性注射设备的侧视图；
图2是示例性手持单元的局部剖视图；
图3是具有弯曲针的手持单元的示例性头部；
图4是基座单元的示例的透视图；
图5是图4的基座单元的透视图；
图6是位于图4-5的基座单元的示例性药物输送机构；
图7是附接有容器的图6的示例性药物输送机构；
图8是注射设备中使用的方向阀的实施例；
图9是药物输送机构的剖视图；
图10是药物输送机构的剖视图；
图11是药物输送机构的透视图；
图12是药物输送机构的剖视图；
图13是药物输送机构的剖视图；
图14是包括连接到止回阀/单向阀的注射器的示例性药物输送机构；
图15是容纳药物的容器的示例性识别机构；
图16是识别机构的示例性格式；
图17是与容器一起使用的示例性读取器单元；
图18是示例性珀尔帖加热或冷却泵系统；
图19是注射设备的示例性校准系统。
具体实施方式
I.定义
出于本描述的目的，本文描述了本公开的实施例的某些方面、优点和新颖特征。所公开的方法、设备和系统不应被解释为以任何方式进行限制。相反，本公开涉及各种公开的实施例(单独的以及彼此各种组合和子组合)的所有新颖的和非显而易见的特征和方面。该方法、设备和系统不限于任何特定的方面或特征或其组合，所公开的实施例也不要求提供任何一个或多个特定的优点或要解决的问题。
尽管为了便于呈现，以特定的依次顺序描述了一些公开的实施例的操作，但是应该理解，这种描述方式包括重排，除非下面阐述的特定语言需要特定的顺序。例如，依次描述的操作在某些情况下可以重新排列或同时执行。此外，为了简单起见，附图可能没有示出所公开的方法可以与其他方法结合使用的各种方式。此外，描述有时使用诸如“提供”或“实现”等术语来描述所公开的方法。这些术语是所执行的实际操作的高级抽象。对应于这些术语的实际操作可以根据具体实现方式而变化，并且本领域普通技术人员容易辨别。
如在本申请和权利要求中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该(所述)”包括复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，术语“包括”表示“包含”此外，术语“联接(耦合)”通常意味着物理地、机械地、化学地、磁性地和/或电气地联接(耦合)或链接，并且不排除在没有特定相反语言的情况下在联接或关联的物项之间存在中间元件。
如本文所用，术语“近侧”是指更靠近用户和远离注射部位的装置的位置、方向或部分。如本文所用，术语“远侧”是指远离用户且更靠近注射部位的装置的位置、方向或部分。因此，例如，装置的近侧运动是装置远离注射部位并朝向用户(例如，远离患者身体)的运动，而装置的远侧运动是装置远离用户并朝向注射部位(例如，进入患者身体)的运动。术语“纵向”和“轴向”是指在近侧和远侧方向上延伸的轴线，除非另有明确定义。
在描述中，可以使用某些术语，例如“上”、“下”、“上部”、“下部”、“水平”、“竖直”、“左”、“右”等。在适用的情况下，这些术语用于在处理相对关系时提供某种清晰的描述。但是，这些术语并不旨在表示绝对的关系、位置和/或方向。例如，对于一个物体，“上部”表面可以简单地通过翻转物体而变成“下部”表面。然而，这仍然是同一个物体。
如本文所用，术语“大约”是指列出的值以及在列出的值的10％以内的任何值。例如，“大约100°”是指90°-110°度之间的任何值，包括90°和110°。
本文使用的术语“药物”是指需要注射给患者的任何物质，包括例如抗生素、疫苗、激素、食物补充剂、油、维生素、矿物质等。在一些实施例中，药物为液体形式。在其他实施例中，药物可以是粉末形式，并且可以在两个或更多个容器内或者在设置在其中之前与一种或更多种溶剂混合。
II.示例性实施例
本文公开了用于使用单根针在离散的注射部位向患者施用两种或更多种药物的注射设备的实施例及其使用方法。
图1示出了代表性的注射设备100。在某些实施例中，注射设备100用于将至少两种药物依次注射到患者体内。某些公开的实施例可包括手持单元102，该手持单元102具有供操作者握持的手柄104、可分离的头部106和从头部延伸和/或容纳在头部内的单根针108。该设备还可包括基座单元110，其经由至少一个连接管112和电线(未示出)联接到手持单元102，电线用于从基座单元110向手持单元102供电，并且用于从一个单元向另一单元传递信息。
基座单元110可包括用于容纳药物的多个容器114(例如，在所示实施例中为两个)。容器114可以可移除地联接到基座单元110，或者可以远离基座单元并通过管道联接到基座单元。例如，在所示实施例中，注射设备包括可移除地联接到基座单元110的第一容器和第二容器。在所示实施例中，第一容器和第二容器具有相同的尺寸和形状，然而在其他实施例中，容器114可以具有不同的尺寸、形状、不透明性等。
容器可以经由一个或多个连接管112(例如，在所示实施例中为两个)和至少一个泵116连接到手持单元102。对于至少某些实施例来说，至少一个连接管112足够柔性，以允许用户操纵手持单元，并且足够刚性，以防止当药物从容器114传递到手持单元102时由于内部压力而导致连接管112变宽。连接管变宽会导致药物剂量不准确。注射设备可以被配置为在不同的注射点依次施用两种或更多种药物。
在一些实施例中，基座单元110被配置为由用户佩戴、携带或以其他方式容易地运输(例如，在腰带上、在腰袋中、在背心中或在手提包中)。连接管112可以足够柔性，以使用户能够在任何方向上移动手持单元102，并且可以足够长，以使所述用户能够在握住手持单元102的同时完全伸展他或她的手臂。连接管112也可以足够刚性(例如，不可膨胀和不可变形)，以防止由于通过的药物的压力而导致管变宽。连接管变宽会导致药物剂量不准确，或者导致在泵送动作和对患者施用药物之间的延迟。在一些实施例中，连接管可以在所有方向上弯曲，并且可以承受扭曲。在一些实施例中，连接管在弯曲、扭曲、延伸或以其他方式变形后可以弹性恢复到其原始形状。例如，该管的外径通常为约1mm至10mm，更通常为约4mm至5mm。内径通常可以为约1mm至5mm，更通常为约2mm至3mm。在一些实施例中，管可以由聚酰胺形成。在一些实施例中，管还可以包括弹簧，该弹簧允许管在所有方向上具有柔性，同时阻止管膨胀。弹簧可以在管的外部、在管的内部和/或与管整体地形成。
在一些实施例中，通过使用与弹性管结合的外壳来实现连接管112的刚性。在一些实施例中，外壳可以单独形成，或者缠绕在弹性管周围，或者放置在管内。在其他实施例中，外壳可以与管一体形成。在其他实施例中，弹性管可以由具有能够承受由流体内部通道施加的力的刚性的材料形成。
在一些实施例中，可以通过激光切割不锈钢来制造连接管112，以产生具有允许管是柔性的同时防止管径向膨胀的设计的整体式链接件。一旦激光切割，所产生的激光切割的钢管安装在由聚合物或弹性材料制成的柔性管上，或者涂覆有这种材料。
在一些实施例中，两种或更多种药物中的每种药物可以通过注射设备的手动致动来施用，例如，通过手动按压和/或拉动触发器(扳机)来施用。触发器可以是位于手持单元上的杠杆或按钮。在这样的实施例中，每次按下触发器将施用预定量的每种待施用的药物。例如，在用于施用两种药物的实施例中，触发器的第一次按压将施用选定剂量的第一药物，触发器的第二次按压将施用选定剂量的第二药物。
在其他实施例中，当针到达患者体内的选定位置(例如，深度)时，可以自动地施用每种药物。例如，在这样的实施例中，注射设备还可包括用于首先确定针已经充分插入患者体内的针传感器以及用于启动至少一个泵116的控制设备，该泵116被配置为在针适当地插入患者体内之后输送预定量的每种药物。针的穿透深度可以根据不同的患者种类、大小和/或年龄而变化。对于某些应用，针被插入的深度大于0mm，直至20mm，更通常为大约1mm至15mm。
在一些实施例中，如图1和2所示，注射设备的单根针108可以是从手持单元102的头部106向远侧延伸的直针。在其他实施例中，针可以是弯曲的，使得当插入其中时，针可以在患者皮肤下横向地延伸。在所示实施例中，针相对于头部是固定的。然而，在其他实施例中，针可以相对于头部106移动和/或缩回。在这样的实施例中，针可以相对于手持单元102和/或保持所述针的头部106轴向移动。在一些实施例中，当针已经到达相对于手持单元的预定伸出位置和/或在患者体内的预定深度时，可以自动地施用药物剂量。
在一些实施例中，注射设备的针可以是固定的，并且手持单元102还可包括可移动头部。在这样的实施例中，相对于手持单元的主体部分向近侧推动可移动头部，暴露出固定针的远侧边缘，并允许其插入患者体内。在一些实施例中，可移动头部和针可以包括单个单元，该单元可以移除并组装到所述手持单元上。可移动头部组件的进一步细节可见例如美国专利申请公开文献No.2016/0324613，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
如图3所示，在针是弯曲针203的特定实施例200中，头部201可以是包括弯曲凹口204的可移动头部，弯曲针设置在弯曲凹口204中。当可移动头部201相对于注射设备的手持单元202向近侧移动时，弯曲针203通过可移动头部201中的开口205相对于可移动头部向远侧前进，使得弯曲针203可以皮下刺穿患者，而不会深深刺入患者的肌肉或组织。弯曲针注射方法的进一步细节可见例如美国专利申请公开文献No.2016/0324613。
有时可能需要给不同大小和/或种类的患者(例如，动物)施用药物，这可能需要使用不同类型和/或大小的针。因此，在一些实施例中，注射设备被配置为能够容易地更换针，以便于维护、更换或调整针的类型和尺寸。在一些实施例中，注射设备100的手持单元102可以包括可更换和/或可移除的针头(见图1)。这使得用户能够在针类型之间切换(例如，在具有不同长度和/或宽度的针之间，在真皮下或皮下针之间，在固定针和活动针之间等)和/或更换损坏的针。
再次参考图2，在一些实施例中，注射设备还包括用于保持药物剂量的一个或多个剂量室和用于将药物推出和/或拉出剂量室的一个或多个柱塞或活塞。在所示实施例中，一个或多个剂量室118位于手持单元102中。在这样的实施例中，手持单元102可以包括用于待注射的每种药物的剂量室118，或者可以包括单个剂量室。根据注射顺序，在每次注射之前，单个剂量室118可以接收不同的药物。例如，在给患者施用第一药物之后，第二药物可以自动装载到单个剂量室中。在其他实施例中，所公开的装置可以包括多个剂量室118(例如，每个容器一个剂量室)，每个剂量室联接到不同的容器，并且每个剂量室可以填充单一类型的药物，然后根据注射顺序将药物输送到针。
注射设备可以包括设置在剂量室内的柱塞或活塞，其可以被致动(例如，自动地或通过手动致动)，以推动药物穿过针并进入患者体内，如下面更详细讨论的。
现在参考图4-5，在一些实施例中，容器114可以单独形成，并且可以可移除地联接到基座单元110。在这样的实施例中，当排空时，容器可以重新填充或者用满的容器替换。在其他实施例中，两个或更多个容器114可以整体地形成为基座单元110的一部分，并且当排空时可以用合适的液体药物重新填充。在一些实施例中，容器114可以由刚性材料(例如，金属或刚性聚合物材料)制成。在其他实施例中，容器114可以由柔性材料制成(例如，塑料袋或柔性聚合物材料)。在一些实施例中，容器114可以是透明的或基本透明的，从而允许用户看到内容物和其中的内容物的水平。在其他实施例中，容器114可以是不透明的，例如，当容纳的药物是光敏性的时。
如上所述，通常以液体形式施用药物。在一些实施例中，容器114具有即用型(ready-for-use)液体药物。然而，在其他实施例中，药物可以以干燥和/或粉末形式提供，并且可以在使用之前在液体中溶解。在其他实施例中，容器114具有在使用之前需要处理或制备的药物(例如，通过向其中添加水或其他溶剂)。因此，在一些实施例中，容器114可以在内部分成两个或更多个隔间，以用于容纳一种或多种粉末状药物和一种或多种溶剂。在施用药物之前，可以将一种或多种溶剂与粉末混合，以产生即用型药物。
参考图6-7，在某些实施例中，注射设备包括联接到基座单元110的一个或多个泵116。在其他实施例中，注射设备可包括位于手持单元102处或内部的一个或多个泵116。泵116可以由一个或多个马达120致动，马达120可以使联接到泵的一个或多个驱动轴121旋转。泵116可以是活塞泵或柱塞泵，可以连接到容器114(如图7所示)，并且可以被配置为根据预定的施用顺序从每个容器中拉出和/或推出预定量的药物，并且将其输送到手持单元102中的针108并输送入患者体内。每种药物的预定量可以相等或不同，这取决于要施用的药物类型。注射设备还可包括设计成操作设备的各种部件(例如，一个或多个泵)的一个或多个马达。
在一些实施例中，注射设备可包括位于基座单元110处的两个或更多个泵116，其中，泵的数量与容器114的数量相同，并且每个泵联接到离散的容器114。在这种配置中，每个泵116被设计成从其相应的容器中拉出和/或推出预定量的药物，并且根据预定的给药顺序将药物依次输送到手持单元102中的针并输送入患者体内。
在一些实施例中，注射设备可以被配置为适合于具有有限电源的远程位置。在其他实施例中，注射设备可以被配置为以电气方式操作。在一些实施例中，注射设备还可包括位于例如基座单元110、手持单元102或这两者处的电源。在一些实施例中，电源可以定位为电连接到注射设备102的单独的电源单元。在一些实施例中，电源是可充电的。在其他实施例中，电源可以是一次性的(例如，一次性电池)。在一些实施例中，注射设备还包括功率计，该功率计被配置为显示剩余电量和/或当电力达到可能干扰注射设备的操作的选定水平时发送警报。
在使用中，注射设备被配置为依次(例如，一个接一个地)施用不同的药物，使得可以在不同的注射位置注射每种药物。例如，用户可以将手持单元102放置在患者的第一注射部位并施用第一药物，然后用户可以将手持单元移动到患者的第二注射部位并施用第二药物。这允许用户向单个患者注射多种药物，这些药物在注射前可能无法混合。每种药物的离散注射位置防止药物在注射部位混合，从而防止注射部位的不良反应。
在一些实施例中，注射设备还可包括注射指示器，该注射指示器被配置为以电的方式致动阀和/或一个或多个泵116。例如，在包括单个泵的实施例中，在施用药物A之后，注射指示器可以关闭位于容器A的药物出口处的阀，并且打开位于容器B的药物出口处的阀。因此，当启动泵时，可以仅从容器B抽取药物，容器B具有处于打开位置的阀。或者，在其中每个泵与离散的容器114相关联的包括两个或更多个泵的实施例中，在注射药物A之后，注射指示器可以关闭与容器A相关联的泵A并启动与第二容器B相关联的泵B。因此，可以根据注射的顺序来启动泵。注射指示器还可以被配置为(例如，视觉上、听觉上和/或以触觉方式，例如，通过振动)发出已经施用药物的信号，并指示准备好施用下一种药物。
在某些实施例中，施用的药物量由编码器控制。在一些实施例中，编码器可以联接到泵116的驱动轴121(例如，位于手持部分或基座部分)。编码器被配置为通过感测马达的旋转量来设定活塞头的位置，以能够施用预定量的药物。当需要为要注射的药物的体积设置不同的值时，该功能是有用的。可以为每个患者或每类患者确定注射体积，但是注射体积的变化范围通常为大于0毫升，直到大约10毫升，并且更通常为0.05毫升到5毫升。
在一些实施例中，注射设备还包括控制面板。控制面板可以被配置为向用户显示与注射过程相关的期望信息，并使他或她能够控制注射过程的各种功能。控制面板可以可选地向远程装置传输实时信息，从而允许数据存储和/或装置的远程控制。在一些实施例中，控制面板可以控制例如待施用的每种药物的量和/或不同药物的注射顺序。控制面板可以显示信息，例如，每个容器中剩余药物的量和/或已经接收药物的患者数量、注射所花费的总时间、关于马达旋转的信息等。如图2所示，在一些实施例中，控制面板122位于手持单元102处。在其他实施例中，控制面板可以位于基座单元110上。
在某些实施例中，注射设备还包括用于设定和验证待注射的剂量的不同体积的体积控制设备。在一些实施例中，体积控制设备可以包括例如编码器、电表、传感器和用于测量药物量的指示器。在其他实施例中，体积控制设备可以包括简单的固定活塞和柱塞，可以调节(例如，手动地或电动地)活塞和柱塞，以输送各种量。
在一些实施例中，每个容器114可以包括能够在打开配置和关闭配置之间致动的阀。在打开配置中，药物可以通过阀，而在关闭配置中，阻止药物通过阀。在一些实施例中，阀是止回阀或单向阀，其仅允许流体沿单一方向通过。在其他实施例中，阀可以被配置为使其可以在打开和关闭配置之间电致动。在其他实施例中，阀可以被配置为使其可以手动致动(例如，通过按压按钮、翻转开关或转动杠杆)。
现在参考图8，在一些实施例中，注射设备还可包括一个或多个止回阀124(例如，单向阀、入口止回阀、提升单向阀等)，其位于例如手持单元中。在一些实施例中，注射设备包括多个止回阀124，其中，每个止回阀连接到不同的药物容器114。在一些实施例中，注射设备包括2、3、4、5、6、7、8、9或10个止回阀114，每个止回阀联接到相同或不同的药物容器。每个止回阀具有打开位置和关闭位置，在打开位置，流体可以流过阀，在关闭位置，阻止流体流过阀。这些止回阀的目的是防止流体回流到药物容器中，从而防止其污染并延长所述容器的保存期，使得如果在注射过程之后仍留有一定量的药物，则可以再次使用。
在止回阀是单向阀的实施例中，如图8所示，止回阀可以被配置为仅允许流体沿一个方向流动(例如，从容器流入剂量室)，从而防止药物回流到容器中，药物回流可能导致容器污染和/或不正确的剂量。图8的特定实施例包括阀124，阀124包括弹簧126和止动件128(其可以是各种形状中的任何一种，包括例如球形、盘形、锥形等)。弹簧126对止动件128施加偏压力，将阀偏压到关闭位置，并防止流体流过阀。如果阀外部(例如，连接管112中)的压力小于单向阀的打开(或“开启”)压力(例如，小于弹簧126施加的力)，则阀保持关闭。这可以防止来自容器的流体流入剂量室，直到启动泵以对流体加压。如果外部压力大于单向阀的开启压力，则流体可以推动止动件128抵靠弹簧126，压缩弹簧并允许流体沿一个方向流过阀。
图9-13示出了处于各种配置的联接到泵116的止回阀124的实施例。
图14示出了包括设置在注射设备100的手持单元102内的两个单向阀124的实施例。第一单向阀124a显示为处于关闭位置，止动件128a在阀的入口端处于关闭位置。第二单向阀124b显示为处于打开位置，止动件128b与阀的入口端隔开，弹簧126处于压缩配置。这允许流体流过阀入口，并通过针108流出。
在一些实施例中，每个阀可以电子方式打开和关闭。在特定实施例中，所述阀由微处理器控制，微处理器可选地是控制单元的一部分。
在一些实施例中，注射设备可以被配置为在两个或更多个不同的注射位置将两种或更多种不同的药物注射到患者体内。在特定实施例中，注射设备可以包括三个主要子系统：(1)手持单元，包括单根针、止回阀、印刷电路板(PCB)和屏幕；(2)基座单元，包括马达、泵、止回阀、PCB、药物容器和电源(例如，电池)；以及(3)连接在手持单元和基座单元之间的管和电线。
在一些实施例中，注射设备可以将两种、三种或四种药物依次注射到患者体内。例如，在这样的实施例中，注射设备可以包括手持单元102，手持单元102包括操作者手柄104、头部106和固定的单根针108。注射设备还可以包括经由两个、三个或四个连接管112联接到手持单元102的基座单元110，连接管112分别对应于两个、三个或四个容器114。两个、三个或四个容器114中的每一个可以容纳不同的药物，并且每个容器可以可移除地联接到基座单元110。该注射设备还可包括电源、用于识别已经施用药物并确定和/或指示接下来要施用哪种药物的注射指示器、以及用于确定和/或显示注射过程的各种功能的控制面板。在一些实施例中，注射指示器和控制面板可以是联接到电源的自动化部件。
现在参考图15-17，在某些实施例中，注射设备的每个容器114还包括识别标记130。识别标记130可以是用于传递信息的任何合适的标记(例如，RFID代码、QR码、条形码、彩色贴纸等)。在一些实施例中，识别标记130指示例如每个容器内的药物类型、需要从每个容器施用的药物量、制造日期和/或有效期。因此，在一些实施例中，注射设备还包括读取器单元132，其被配置为读取识别标记130并将数据传输到控制单元和/或远程单元。
在一些实施例中，读取器单元132可以被配置为发射和接收光。在这样的实施例中，识别标记130可以由吸光材料和/或反光材料组成。例如，第一容器可以具有吸光贴纸(例如，黑色贴纸)，第二容器可以包括反光贴纸(例如，白色贴纸)。当容器联接到基座单元时，读取器单元可以读取识别标记，以便区分第一容器和第二容器，并确定每个容器的内容物和/或所需剂量。读取器单元然后可以将该信息传输到控制单元和/或远程单元。
在一些实施例中，注射设备基本上由两个部分形成，即，容纳在背包中的药物存储和温度控制单元以及联接到背包并从背包馈送的手持单元。在这样的实施例中，可以将药物泵送通过温度控制单元，以使其达到最佳施用温度。然后可以经由设置在手持单元内的注射泵以精确的剂量施用药物。
在一些实施例中，注射设备可以被配置为在6小时的时间范围内施用例如3升(大约2.55kg)疫苗。在一些实施例中，容器的尺寸可以被设计成使得操作者可以在背包中的基座单元的容器内携带1至2L的药物，并且可以在需要时从中心位置重新填充容器。这防止注射设备变得太重而不便于使用者运输。例如，在一些实施例中，注射设备的重量不应超过5kg。
参考图18，在一些实施例中，注射设备还包括一个或多个温度控制单元134，以用于加热和/或冷却待施用的药物。这对于在施用前必须预热(例如，预热到等于或接近患者体温的温度)的药物尤其有利。在所示实施例中，温度控制单元134联接到注射设备的背包部分136。在其他实施例中，单独的温度控制单元134可以联接到容纳需要加热和/或冷却的药物的每个容器114。或者，温度控制单元可以沿着连接管112和/或在靠近针108的位置定位，以在施用之前加热和/或冷却药物。
在特定实施例中，温度控制单元可以使用注射设备的马达产生的热量来帮助加热药物。温度控制单元可以被配置为具有加热和/或冷却3kg药物的能力。温度控制单元可以被配置为使得药物在注射时的温度与期望温度的差异不超过+/-1℃。
可以根据系统要求选择使用的温度控制单元。在一些实施例中，可以由注射设备的发动机或马达和/或珀尔帖装置产生用于升高温度的热量。这可以降低能量消耗，并改善设备的成本和性能。
例如，如图18所示，小型锂离子电池138可用于给珀尔帖装置134供电，珀尔帖装置134向药物供热或从药物中散热，直到达到期望的温度。值得注意的是，该系统控制温度，以防止药物过热(这在某些情况下会使其不可用)。这样，可以更有效地利用设备的电池能量，因为电池只需要提供一部分热能。当“温度提升”(例如，热侧和冷侧之间的温差)保持在最小时，珀尔帖装置运行得最好。例如，在一些实施例中，提升可以大约为10℃，这足够低，以使珀尔帖能够有效地运行。在示例性实施例中，可以实现大约3的性能系数(COPh)，从而将电池需求降低到“纯电池”系统所需的电池能量的1/3。实际上，这种能量负载可以通过例如尺寸为50X50X10mm、容量为2500mAH、功率为1.82W的约50g的锂离子电池来实现。
在一些实施例中，珀尔帖装置可以通过捕捉废热并将其用作输入到珀尔帖装置的“冷侧”的额外热来与来自注射装置的马达的废热结合使用。在示例性马达中，效率可以在60％左右，因此可以在马达主体中产生1-2W的热量。珀尔帖装置可以利用这种额外的热量，从而改善整体的热泵性能，并显著降低电池能量预算。
因此，在某些实施例中，本发明的注射设备包括基于珀尔帖/泵马达辅助加热的发热单元。珀尔帖/泵马达辅助加热设备注射的药物量至关重要。因此，注射设备可能需要在初次使用之前或每次使用之前进行校准。因此，在某些实施例中，注射设备还包括编码器，以用于校准活塞或泵的位置，从而获得精确的校准。
许多已知的注射装置使用注射剂量的手动校准，这可能由于例如操作者误差和缸筒测量技术的不准确性而导致注射药物量的大偏差。相反，在一些实施例中，瞬时编码器能够实现5°的径向分辨率，这导致活塞的线性运动小至0.0006mm，因此提供高剂量精度。然而，随着时间的推移，由于制造公差，可能会出现剂量偏差，从而导致缸筒差异和/或由于腐蚀和磨损而变化的运动机械部件之间的一定自由度。因此，在某些实施例中，每个注射设备可以在制造过程中校准，并且由最终用户根据需要、在每次使用之前或者周期性地进行额外校准。
因此，在一些实施例中，注射设备还包括自动校准系统，其使得最终用户能够校准注射设备。如图19所示，在这种实施例中，自动校准系统140可包括在其底部和顶部具有电极142的密封容器140，其中，容器的尺寸以及电极之间的距离是已知的。为了校准该设备，用户可以将注射设备转到“校准模式”，使得该设备将向密封容器中注射预定量的液体(例如，1cc的水)。一旦液体到达顶部电极，校准系统通知设备并停止注射。校准系统确定填充该容器的已知体积所需的注射量，计算每次注射的体积，并将其与每次注射的预定量进行比较。这允许校准系统确定量是否有任何差异，并允许校准系统根据测量的差异自动校准注射设备。
在某些实施例中，注射设备还包括控制单元，该控制单元能够识别注射过程中的故障，例如，部分注射、堵塞、管内气泡、泄漏和/或容器清空。控制单元还可以识别注射设备的不同部件中的故障，例如，低电力、故障的泵、破裂的管等。
不完全注射和其他故障可能由于人为错误(例如，当使用者在已经施用所有药物之前将针从患者体内抽出)或由于机械故障(例如，活塞没有在剂量室中一直向前移动以排出药物；堵塞管或针，例如，由于液体的污垢或粘度；以及气泡渗入系统，这可能改变注射药物的最终体积)而发生。不管是什么原因，不完全注射导致患者仅接收预定剂量的药物的一部分。这些故障可能会妨碍对患者准确施用药物或延长每次注射的持续时间。
在某些实施例中，注射设备还包括故障识别系统，其可被配置为识别上述故障以及其他故障，并向用户发送警报。这种故障识别系统可以包括各种机构，例如：在针或针头处的探针，其识别在完成注射之前设备的早期退出；联接到剂量室的探针，其识别活塞头是否一直移动到剂量室的端部；在活塞头处的探针，其识别活塞头是否在活塞头一直移动到剂量室的端部之前向后移动(例如，指示不完全注射)；传感器，其识别活塞是否没有移动或移动得非常慢(例如，使用编码器和内部时钟)，这可以指示堵塞；和/或传感器，其识别柱塞是否移动得太快(例如，使用编码器和内部时钟)，其可以指示气泡或泄漏。故障识别系统还可以用于计算每个容器中的剩余药物量(例如，通过将注射次数乘以注射剂量)，测量用于启动马达的电流，该电流可以对应于气泡、泄漏或堵塞等的存在。故障识别系统还可以被配置为测量每次注射的持续时间和/或所使用的电流，其中，所使用的超过一定量的任何额外持续时间和/或电流可以指示系统内的堵塞，并且所使用的超过一定量的持续时间和/或电流的任何减少都可以指示系统内的气泡或泄漏或者容器内的药物用尽。
在某些实施例中，两个或更多个手持单元可以连接到同一基座单元，从而允许两个或更多个操作者并排工作，以从同一容器中施用药物。这降低了成本，因为只需要一个基座单元和处理系统来控制注射量和/或顺序。
III.示例
示例1
以下示例提供了使用根据本文所述的实施例的注射设备加热药物的代表性方法。
药物：在本示例中，药物是用于接种家禽的疫苗，其在大约38℃的温度下施用。疫苗是在比热容为2130J/kg的矿物油乳剂中的蛋白质。
热能：将疫苗从大约28℃(鸡舍温度)加热至38℃。注射时的液体温度应在+/-1℃的精度范围内。因此总热量要求为54315J或0.15kwh(Q＝2.55*2130*10)。此外，还需要考虑泵送能量和泵马达冷却。这会增加额外的40-50,000J的能量需求。
假设一天工作6小时，所需加热功率为2.5W(P＝54315/(6*3600)。注射泵预计还将增加约3W的能量负载，因此总功率需求约为5-6W。加热系统应防止接种剂过热。
鉴于可以应用本公开的原理的许多可能的实施例，应当认识到，所示的实施例仅仅是优选的示例，不应被视为限制本公开的范围。相反，由以下权利要求限定本公开的范围。

Claims (21)

1.一种注射设备，包括：
单根针；
多个剂量室，所述多个剂量室流体联接到所述单根针。
2.根据权利要求1所述的注射设备，其中，所述注射设备还包括多个药物容器，每个药物容器流体联接到所述多个剂量室中的一个剂量室。
3.根据权利要求2所述的注射设备，其中，所述注射设备还包括一个或多个柔性连接管，所述柔性连接管流体联接所述多个剂量室和所述多个药物容器，并且被配置为在药物从中通过时阻止变宽。
4.一种注射设备，包括：
手持单元，所述手持单元包括握持部分、头部和单根针；
多个剂量室，所述多个剂量室流体联接到所述单根针；
基座单元，所述基座单元联接到多个药物容器；
至少一个柔性连接管，所述柔性连接管流体联接所述手持单元和所述基座单元，所述柔性连接管被配置为在药物从中通过时阻止变宽；以及
至少一个泵，所述至少一个泵被配置为将药物从所述基座单元泵送到所述手持单元。
5.根据权利要求4所述的注射设备，其中，所述头部是固定的头部，并且所述单根针从所述头部延伸。
6.根据权利要求4所述的注射设备，其中，所述头部能够相对于所述单根针移动，并且相对于患者的身体向后推动所述头部使所述针暴露。
7.根据权利要求4-6中的任一项所述的注射设备，其中，所述基座单元被配置为由用户佩戴。
8.根据权利要求4-7中的任一项所述的注射设备，其中，所述注射设备还包括联接到所述基座单元的温度控制单元。
9.根据权利要求8所述的注射设备，其中，所述温度控制单元是珀尔帖加热和冷却系统。
10.根据权利要求4-9中的任一项所述的注射设备，其中，所述注射设备还包括控制面板，所述控制面板被配置为确定和显示与注射过程相关的信息。
11.根据权利要求10所述的注射设备，其中，所述控制面板被配置为实时地向远程装置传输数据。
12.根据权利要求4-11中的任一项所述的注射设备，其中，所述注射设备还包括多个阀，每个阀联接到药物容器。
13.根据权利要求4-12中的任一项所述的注射设备，其中，所述注射设备被配置为在多个注射部位依次施用多种药物。
14.根据权利要求4-13中的任一项所述的注射设备，其中，通过所述注射设备的手动致动来施用所述药物。
15.根据权利要求4-13中的任一项所述的注射设备，其中，在将所述单根针插入到患者体内的选定深度时，自动地施用所述药物。
16.根据权利要求4-15中的任一项所述的注射设备，其中，所述注射设备还包括故障识别系统。
17.根据权利要求4-16中的任一项所述的注射设备，其中，所述至少一个泵是多个泵，每个泵联接到所述多个药物容器中的一个。
18.一种注射设备，包括：
手持单元，所述手持单元包括握持部分、头部和单根针；
多个剂量室，所述多个剂量室流体联接到所述单根针；
基座单元，所述基座单元联接到多个药物容器；
至少一个柔性连接管，所述柔性连接管流体联接所述手持单元和所述基座单元，所述柔性连接管被配置为在药物从中通过时阻止变宽；
至少一个泵，所述至少一个泵被配置为将药物从所述基座单元泵送到所述手持单元；
一个或多个温度控制单元，所述一个或多个温度控制单元可操作地联接到所述药物容器；
一个或多个控制面板，所述一个或多个控制面板被配置为确定和显示与注射过程相关的信息，并且可选地将实时数据传输到远程装置；以及
故障识别系统，所述故障识别系统被配置为识别所述注射设备的故障。
19.一种方法，包括：
提供根据权利要求1所述的设备；并且
使用所述设备。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法包括：
在第一注射位置将注射设备的头部压靠在患者的身体上，所述注射设备包括与基座单元流体地联接的手持单元，所述手持单元包括单根针和多个剂量室，所述基座单元包括多个药物容器；
给所述患者施用第一药物；
在第二注射位置将所述注射设备的所述头部压靠在所述患者的身体上；以及
给所述患者施用第二药物。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述方法还包括：
在第三注射位置将所述注射设备的所述头部压靠在所述患者的身体上；以及
给所述患者施用第三药物。
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