用于医疗装置的温度控制装置和热传感器组件的制作方法

专利名称：用于医疗装置的温度控制装置和热传感器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单次使用的医疗装置，更具体地，本发明涉及一种具有一次性针头端的两体式眼科注射装置，该一次性针头端包括温度控制装置和温度传感器组件。
背景技术：
眼睛后段的一些疾病和状况对视力构成威胁。老年黄斑变性(ARMD)、脉络膜新生血管(CNV)、视网膜病变(例如，糖尿病视网膜病变、玻璃体视网膜病变)、视网膜病毒感染(例如，巨细胞(CMV)病毒感染)、葡萄膜炎、黄斑水肿、青光眼和视神经病变是其中的几个例子。
通过将药物注射到眼睛中可以治疗这些和其它疾病。典型地采用传统的注射器和针来手动进行这种注射。图l是用于将药物注射到眼睛中的现有注射器的透视图。在图1中，注射器包括针105、路厄式毂IIO、腔室115、活塞120、活塞杆125和拇指托130。正如所公知的，要被注射的药物位于腔室115中。推动拇指托130使得活塞120使药物通过针105排出。
在使用这种注射器时，需要外科医生用针刺入眼睛组织、保持注射器稳定并致动注射器活塞(在护士的帮助下或者不需要护士的帮助)，以将流体注射到眼睛中。所注射的量典型地未以精确的方式进
5行控制，因为读取标尺受到视差的影响。流体流量是未受控制的。并且由于"不稳定的"注射会导致组织损坏。当从眼睛移除针时也会出现药物逆流。
人们已经努力试图控制少量液体的输送。商业上可得到的流体分
配器是美国罗得岛州的普罗维登斯市的EFD公司生产的ULTRA 正向移位分配器。ULTRA分配器典型地用在少量工业粘合剂的分配中。该分配器利用传统的注射器和常用的分配针头。采用步进电机和致动流体来致动注射器活塞。采用这种类型的分配器，所输送的量高度依赖于流体粘性、表面张力和特定分配针头。Cleveland, Ohio的ParkerHannifin ^>司发布了由加利福尼亚圣地亚哥的Aurora仪器液面控制(LLC)公司制造的用于药物开发应用的少量液体分配器。Parker/aurora分配器利用了压电分配机构。尽管这种分配器是精确的，但是这种分配器很昂贵并且需要将电信号输送到分配机构。
美国专利]\0.62卯6907>开了一种用于将粘性流体(例如硅油)注射到眼睛中的眼科系统，该眼科系统同时在手术期间以流体/流体交换的形式从眼睛吸出第二种粘性流体(例如全氟碳液体)，以修复视网膜脱离或破裂。该系统包括具有活塞的传统注射器。该注射器的一端与气动压力源流体联接，该气动压力源提供恒定的气动压力，以致动活塞。注射器的另一端经由管道与输注套管流体联接，以输送要注射的粘性流体。
需要一种用于将药物注射到眼睛中的便携式手持器(handpiece)。这种手持器可以包括可以附接到一次性针头部和从一次性针头部移除的有限次重复使用组件。该一次性针头部包括药物、用于给药的针和用于改变药物的温度的温度控制装置(例如加热器)。为了便于装置的组装，需要将温度控制装置与热传感器集成在单一组件中。

发明内容
在根据本发明的原理的 一个实施例中，本发明提供一种具有分配室壳体、温度控制装置和热传感器的分配组件。该分配室壳体具有内表面、外表面和一定的壁厚度。所述内表面部分地限定用于接纳一定量的物质的分配室。温度控制装置至少部分包围分配室壳体。所述温度控制装置用于改变在所述分配室中的物质的温度。温度控制装置和热传感器均位于基板上。
在根据本发明的原理的另 一个实施例中，本发明提供一种单体温度控制组件。该单体温度控制组件包括位于基板上的热传感器和温度控制装置。热传感器在所述基板上被布置成使得在所述热传感器和所述温度控制装置之间的距离大致等于所述温度控制装置和其温度要由所述温度控制装置改变的物质之间的距离。
在根据本发明的原理的另一个实施例中，本发明提供一种分配组件，该分配组件包括分配室壳体、温度控制装置、热传感器和接合面。该分配室壳体具有内表面、外表面和一定的壁厚度。所述内表面部分地限定用于接纳一定量的物质的分配室。温度控制装置至少部分包围所述分配室壳体。所述温度控制装置用于改变所述分配室中的物质的温度。温度控制装置和热传感器位于所述基板上。所述接合面与所述温度控制装置和所述热传感器连接。接合面连接件与所述接合面连接。在所述温度控制装置和所述热传感器之间的距离大致等于所述分配室壳体的所述壁厚度。所述基板围绕所述分配室壳体的外表面包裹。
可以理解，上述总体描述和以下详细描述仅仅是示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求的本发明的进一步解释。以下描述以及本发明的实践阐述并暗示了本发明的其它优点和目的。


并入本说明书中并构成本发明的一部分的

了本发明的几个实施例，该附图并与说明书一起来解释本发明的原理。图l是现有注射器的透视图。
图2是根据本发明的原理包括一次性针头部和有限次重复使用组件的眼科医疗装置的视图。
图3是根据本发明的原理的有限次重复使用组件的实施例。图4是根据本发明的原理的一次性针头部和有限次重复使用组件的截面视图。
图5是根据本发明的原理的一次性针头部的截面视图。图6A和6B是根据本发明的原理的分配室壳体组件的截面视图。图7A和7B是根据本发明的原理的温度控制装置和热传感器组件的视图。
具体实施例方式
现在对附图中示出的本发明的示例性实施例进行详细描述。在整个附图中，尽可能釆用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
图2描绘了根据本发明的实施例的眼科医疗装置的一个视图，该眼科医疗装置包括一次性针头部和有限次重复使用组件。在图2中，该医疗装置包括针头部205和有限次重复使用组件250。针头部205包括针210、壳体215和可选发光体275。有限次重复使用组件250包括壳体255、开关270、锁定机构265和螺紋部分260。
针头部205能够与有限次重复使用组件250连接以及从该有限次重复使用组件250移除。在该实施例中，针头部205具有位于壳体215的内表面上的螺紋部分，该螺紋部分拧到有限次重复使用组件250的螺紋部分260上。另外，锁定机构265将针头部215固定到有限次重复使用组件250上。锁定机构265可以采用按钮、滑动开关或者悬臂机构的形式。用于将针头部205联接到有限次重复使用组件250上的其它机构(例如包含彼此配合的结构特征的机构)在本领域是公知的并且落入本发明的范围内。
针210适于将物质例如药物输送到眼睛中。针210可以是任何公知的构造。作为优选，针210被设计成其热特性有益于特定药物输送应用。例如，当要输送加热后的药物时，针210的长度可以相对短一些(几毫米)，以便于基于热特性进行适当的药物输送。
开关270适于向该系统提供输入。例如，可以采用开关270来起动系统或开启加热器。其它开关、按钮或者用户操纵的控制输入是公
8知的并且可以与有限次重复使用组件250和/或针头部205 —起使用。
当准备要使用针头部205时，可选发光体275被照亮。可选发光体275可以从壳体215伸出，或者其可以-故容纳在壳体215中，在可选发光体275被容纳在壳体215中的情况下，可以通过壳体215的透明部分看到可选发光体275。在其它实施例中，可以用指示器(例如液晶显示器、分段显示器或者指示一次性针头部205的状态或条件的其它装置)来代替可选发光体275。例如，可选发光体275也可以间歇脉动以指示其它状态(例如但不限于系统错误、电池完全充满、电池未完全充满或者在针头部205和有限次重复使用组件250之间的连接故障)。尽管所示出的可选发光体275或其它指示器被设置在针头部205上，但是其也可以被设置在有限次重复使用组件250上。
图3是根据本发明的原理的有限次重复使用组件的另一个实施例。有限次重复使用组件250包括按钮310、显示器320和壳体330。一次性针头部205附接到有限次重复使用组件250的端部340上。按钮310被致动，以提供到系统的输入。利用开关270，按钮310可以起动加热器或者其它温度控制装置或者可以引发活塞的致动。显示器320是液晶显示器、分段显示器或者指示一次性针头部205或者有限次重复使用组件250的状态或条件的其它装置。
图4是根据本发明的实施例的 一次性针头部和有限次重复使用组件的截面视图。图4示出了针头部205与有限次重复使用组件250接合的方式。在图4的实施例中，针头部205包括活塞接合面420、活塞415、分配室壳体425、针头部壳体215、温度控制装置450、热传感器460、针210、分配室405、接合面530和针头接合面连接件520。有限次重复使用组件250包括机械联接件545、致动器杆510、致动器515、电源505、控制器305、有限次重复使用组件壳体255、接合面535和有限次重复使用组件接合面连接件525。
在针头部205中，活塞接合面420位于活塞415的一端。活塞415的另一端形成分配室405的一端。活塞415适于在分配室405中滑动。使活塞415的外表面与分配室壳体425的内表面流体密封。分配室壳体425包围分配室405。典型地，分配室壳体425具有圆筒形状。例 如，分配室405也具有圆筒形状。
针210与分配室405流体联接。在这种情况下，被容纳在分配室 405中的物质可以通过针210并进入到眼睛中。温度控制装置450至 少部分包围分配室壳体425。在这种情况下，温度控制装置450适于 加热和/或冷却分配室壳体425和被容纳在分配室405中的任何物质。 下文中将更详细地描述温度控制装置450和分配热传感器460的配置。 接合面530利用针头接合面连接件520使温度控制装置450与热传感 器460连接。
针头部205的部件(包括分配室壳体425、温度控制装置450和 活塞415)至少部分由针头部壳体215封闭。在与本发明的原理一致 的一个实施例中，使活塞415与分配室壳体425的内表面密封。这种 密封阻止被容纳在分配室405中的任何物质的污染。当用于医疗目的 时，这种密封是需要的。该密封可位于活塞415或者分配室壳体425 上的任一点处。
在有限次重复使用组件250中，电源505为致动器515提供电力。 在电源505和致动器515之间的接合面(未示出)用作用于为致动器 515提供电力的管道。致动器515与致动器杆510连接。当致动器515 是步进马达时，致动器杆510与致动器515—体形成。机械联接接合 面545与致动器杆510连接。在该结构中，当致动器515使致动器杆 510朝着针210向上移动时，机械联接接合面545也朝着针210向上 移动。
控制器305经由接合面535与有限次重复使用组件接合面连接件 525连接。有限次重复使用组件接合面连接件525位于有限次重复使 用组件壳体255的邻近机械联接接合面545的顶表面上。采用这种方 式，有限次重复使用组件接合面连接件525和机械联接接合面545适 于分别与针头接合面连接件520和活塞接合面420连接。
控制器305和致动器515通过接合面(未示出)被连接起来。该 接合面(未示出)允许控制器305控制致动器515的操作。另外，在电源505和控制器305之间的接合面(未示出)允许控制器305控制 电源的操作。在这种情况下，当电源505是可充电电池时，控制器305 可以控制电源505的充电和^t电。
控制器305典型的是带有能执行逻辑功能的电力、输入和输出管 脚的集成电路。在各个实施例中，控制器305是目标装置控制器。在 这种情况下，控制器305执行目标指向特定装置或部件(例如温度控 制装置或电源)的特定控制功能。例如，温度控制装置控制器具有控 制温度控制装置的基本功能。在其它实施例中，控制器305是微处理 器。在这种情况下，控制器305是可编程的，使得其能用来控制装置 的一个以上部件。在其它情况下，控制器305不是可编程的微处理器， 而是被配置用来控制执行不同功能的不同部件的特定目的控制器。尽 管控制器305被描述为一个部件，但是控制器305可以由多个不同部 件或集成电路构成。
如前所述，针头部205适于与有限次重复使用组件250配合或附 接。在图5的实施例中，位于活塞415的底表面上的活塞接合面420 适于与位于有限次重复使用组件壳体255的顶表面附近的机械联接接 合面545配合。另外，针头接合面连接件520适于与有限次重复使用 组件接合面连接件525连接。当针头部205以这种方式与有限次重复 使用组件250连接时，致动器515和致动器杆510适于朝着针210向 上驱动活塞415。另外，在控制器305和温度控制装置450之间形成 一接合面。信号可以通过接合面535、有限次重复使用组件接合面连 接件525、针头接合面连接件520和接合面530从控制器305传送到 温度控制装置450。
在操作中，当针头部205与有限次重复使用组件250连接时，控 制器305控制致动器515的操作。致动器515被致动并且使致动器杆 510朝着针210向上移动。接着，与活塞接合面420配合的机械联接 接合面545使活塞415朝着针210向上移动。然后，位于分配室405 中的物质通过针210排出。
另外，控制器305控制温度控制装置450的操作。温度控制装置450适于加热和/或冷却分配室壳体425。由于分配室壳体425至少部 分是热传导性的，加热或冷却分配室壳体425使得加热或冷却位于分 配室405中的物质。温度信息可以经由多个不同接合面配置中的任意 个被从热传感器460传输到控制器305。可以采用该温度信息来控制 温度控制装置450的操作。当温度控制装置450是加热器时，控制器 305控制被传送到温度控制装置450的电流量。被传送到温度控制装 置450的电流量越大，温度控制装置变得越热。采用这种方式，控制 器305可以采用利用来自热传感器460的信息的反馈回路来控制温度 控制装置450的操作。可以采用任何合适类型的控制算法(例如比例 积分微分(PID )算法)来控制温度控制装置450的操作。
图5是根据本发明的实施例的用于眼科医疗装置的一次性针头部 的截面视图。在图5中， 一次性针头部205包括壳体215、针210、活 塞415、活塞接合面420、分配室405、分配室壳体425、温度控制装 置450、热传感器460、接合面530和针头接合面连接件520。 一次性 针头部205作为一次性注射装置进行操作。
在图5的实施例中，活塞415位于分配室壳体425中。分配室405 被分配室壳体425和活塞415封闭。活塞415与分配室壳体425的内 表面形成流体密封。针210与分配室405流体联接。采用这种方式， 活塞可以接触位于分配室405中的物质并将其推出针210。温度控制 装置450与分配室壳体425相邻布置并至少部分包围分配室405。壳 体215形成一次性针头部205上的外罩。
在本发明的各个实施例中，温度控制装置450是加热和/或冷却装 置。温度控制装置450与分配室壳体425形成热接触。这样，温度控 制装置450能改变分配室405中的物质的温度。接合面530和针头接 合面连接件520使温度控制装置450与有限次重复使用组件联接。在 这种情况下，温度控制装置450由有限次重复使用组件进行供电和控 制。在本发明的一个实施例中，温度控制装置450经由接合面530从 有限次重复使用组件接收电流。沿一个方向(即通过装置的正电压) 提供电流使得温度控制装置450加热。沿相反方向(即通过装置的负
12电压)提供电流使得温度控制装置450冷却。
要被输送到眼睛中的物质(典型地为药物)位于分配室405中。 釆用这种方式，该物质由分配室壳体425的内表面和活塞415的一个 面触及。典型地，分配室405的形状为圆筒形。温度控制装置450与 分配室壳体425形成热接触。采用这种方式，温度控制装置450适于 控制分配室425的容纳物的温度。热传感器460提供温度信息，以辅 助控制温度控制装置450的操作。
在本发明的一个实施例中，位于分配室405中的物质是预先装载 到分配室中的药物。在这种情况下， 一次性针头部205适合作为单次 使用消耗品。这种一次性产品可以在工厂中装配的同时装入一定剂量 的药物。
当药物被预先装载到分配室405中时，可以预先装载规定量的药 物。例如，可以将IOO微升的药物装载到分配室405中，并且可以分 配多达IOO微升的任意量。在这种情况下，活塞415可以被移动一精 确的距离，以使精确剂量的药物从分配室405输送通过针210并到眼 睛中。这提供了给药的灵活性和装配的便利性。
图6A是根据本发明的原理的分配室壳体组件的截面视图。在图6 中，分配室壳体425的形状总体上是圆筒形的。分配室405位于至少 部分由分配室壳体425的内表面限定的腔内。温度控制装置450至少 部分包围分配室壳体425。温度控制装置450和热传感器460被集成 为单一组件，该单一组件围绕分配室壳体425的外表面包裹。在本发 明的一个实施例中，热传感器460是热敏电阻。
图6B是根据本发明的原理的分配室壳体组件的截面视图。该视 图是图6A (其是竖直截面)的实施例的水平截面。在图6B中，分配 室壳体具有总体上圆形的横截面(因为其总体上是圆筒形状)。分配 室壳体的壁的厚度是"d"。分配室405位于分配室壳体425内。温度控 制装置450至少部分包围分配室壳体425。温度传感器460与分配室 壳体相邻设置。
图7A描绘了根据本发明的实施例的温度控制装置和热传感器组件。在图7A中，温度控制装置450被布置在基板(例如，挠性印刷 电路板或类似结构)上，如图所示。在其最简化的形式中，温度控制 装置是当电流通过其时产生热量的电阻元件。热传感器460与温度控 制装置450位于同一基板上。接合面530和针头接合面连接件520用 来使温度控制装置450和热传感器460连接到有限次重复使用组件上。
图7B是图7A的温度控制装置和热传感器的一部分的放大视图。 在图7B中，示出了热传感器460和温度控制装置450的配置。热传 感器460被设置成距离温度控制装置450 —距离"d"。该距离"d，，大致 等于分配室壳体425的厚度，如图6B所示。采用这种方式，热传感 器460读取一温度，该温度大致等于分配室壳体425的内部的温度。 由于距离"d，，是温度控制装置450与热传感器460以及分配室405之间 的距离，所以热传感器460被定位成其读取一温度，该温度近似于分 配室405中的温度。
根据上文可以理解，本发明提供一种用于将精确量的物质输送到 眼睛中的改进的系统。本发明提供能输送一定剂量的药物的单次使用 的一次性输送装置针头部。该针头部与有限次重复使用组件接合。一 次性针头部具有包括温度控制装置和热传感器的组件。该组件的结构 使得便于该装置的制造和组装，同时实现了可靠的注射过程。
尽管结合单次使用的眼科药物输送装置描述了本发明，但是本发 明包括任何医疗装置或注射装置。根据在此公开的本发明的说明书和 实际操作，本发明的其它实施例对于本领域技术人员来说是显然的。 说明书和示例仅仅是作为示例性的，本发明的真实范围和精神由所附 权利要求来指出。
权利要求
1. 一种分配组件，该分配组件包括分配室壳体，该分配室壳体具有内表面、外表面和一定的壁厚度；所述内表面部分地限定用于接纳一定量的物质的分配室；温度控制装置，该温度控制装置位于基板上并且至少部分包围所述分配室壳体，所述温度控制装置用于改变在所述分配室中的物质的温度；以及位于所述基板上的热传感器。
2. 根据权利要求1所述的分配组件，其中，所述分配室壳体的形 状总体上是圆筒形。
3. 根据权利要求1所述的分配组件，其中，在所述温度控制装置 和所述热传感器之间的距离大致等于所述分配室壳体的所述壁厚度。
4. 根据权利要求1所述的分配组件，还包括 与所述温度控制装置和所述热传感器连接的接合面；和 与所述接合面连接的接合面连接件。
5. 根据权利要求4所述的分配组件，其中，通过所述接合面将电 力提供给所述温度控制装置。
6. 根据权利要求4所述的分配组件，其中，温度信息通过所述接 合面从所述热传感器传出。
7. 根据权利要求1所述的分配组件，其中，所述热传感器是热敏 电阻。
8. 根据权利要求1所述的分配组件，其中，所述温度控制装置是 包括电阻元件的加热器。
9. 根据权利要求1所述的分配组件，还包括 与所述分配室流体联接的针。
10. 根据权利要求1所述的分配组件，其中，所述基板围绕所述 分配室壳体的外表面包裹。
11. 一种单体温度控制组件，该单体温度控制组件包括基板；位于所述基板上的温度控制装置；布置在所述基板上的热传感器，使得在所述热传感器和所述温度 控制装置之间的距离大致等于所述温度控制装置和其温度要由所述温 度控制装置改变的物质之间的距离。
12. 根据权利要求11所述的单体温度控制组件，还包括 与所述温度控制装置和所述热传感器连接的接合面；和 与所述接合面连接的接合面连接件。
13. 根据权利要求11所述的单体温度控制组件，其中，所述热传 感器是热敏电阻。
14. 根据权利要求11所述的单体温度控制组件，其中，所述温度 控制装置是包括电阻元件的加热器。
15. —种分配组件，该分配组件包括分配室壳体，该分配室壳体具有内表面和外表面，所述内表面部 分地限定用于接纳一定量的物质的分配室，所述分配室壳体具有一定 的壁厚度；温度控制装置，该温度控制装置位于基板上并且至少部分包围所 述分配室壳体，所述温度控制装置用于改变所述分配室中的物质的温度；位于所述基板上的热传感器；与所述温度控制装置和所述热传感器连接的接合面；以及 与所述接合面连接的接合面连接件；其中，在所述温度控制装置和所述热传感器之间的距离大致等于 所述分配室壳体的所述壁厚度，并且其中所述基板围绕所述分配室壳 体的外表面包裹。
16. 根据权利要求15所述的分配组件，其中，所述分配室壳体的 形状总体上是圆筒形。
17. 根据权利要求15所述的分配组件，其中，通过所述接合面将 电力提供给所述温度控制装置。
18. 根据权利要求15所述的分配组件，其中，温度信息通过所述 接合面从所述热传感器传出。
19. 根据权利要求15所述的分配组件，其中，所述热传感器是热 敏电阻。
20. 根据权利要求15所述的分配组件，其中，所述温度控制装置 是包括电阻元件的加热器。
全文摘要
本发明公开了一种分配组件(205)，该分配组件(205)包括分配室壳体(425)、温度控制装置(450)、热传感器(460)和接合面(530)。分配室壳体具有内表面、外表面和一定的壁厚度。内表面部分地限定用于接纳一定量的物质的分配室(405)。温度控制装置至少部分包围分配室壳体。温度控制装置改变分配室中的物质的温度。温度控制装置和热传感器位于基板上。基板围绕分配室壳体的外表面包裹。接合面与温度控制装置和热传感器连接。接合面连接件(520)与接合面连接。在温度控制装置和热传感器之间的距离大致等于分配室壳体的壁厚度。
文档编号A61F9/00GK101522144SQ200780038420
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月1日 优先权日2006年10月16日
发明者C·多斯桑托斯, 小罗伯特·J·桑切斯 申请人:爱尔康研究有限公司