专利名称：具有自动速度控制的局部麻醉和输送注射单元的制作方法
相关申请本申请要求获得临时专利申请60/226,446的优先权，其于2000年8月18日提出申请，在这里引用作为参考。
背景技术：
a.发明领域本发明涉及特别适合于牙科和内科领域的自动麻醉剂输送装置，更特别地，涉及一种装置和方法，其中速度(rate)被自动地加以控制和维持直到被重置或者被操作者改变。
b.现有技术说明尽管局部麻醉消除了人们在内科手术、拔牙、钻孔(drilling)等期间经常会承受的极度痛苦，但是内科和牙科患者仍然会受到将麻醉剂皮下注射到身体局部组织内的痛苦。
已经充分证实，大体上有超过50％的成人患者害怕注射，在牙科手术期间，有甚至更多的人特别害怕口腔注射。
因此，需要提供一种内科和牙科麻醉剂注射输送系统，其能够基本上消除在将麻醉剂注射到口腔或身体其它组织内时患者所受的痛苦。
美国专利No.6,022,337，其在这里引用作为参考，主要说明了一种局部麻醉剂输送系统，其在患者感觉到痛楚之前使注射区域和针头路径内的供给牙齿并支持牙齿结构的神经束麻醉。该系统包括驱动单元，其通过可控的手柄单元(handpiece unit)选择性地输送麻醉剂，该手柄单元(handpiece unit)携带用于组织穿刺的针头。驱动单元的操作能够选择性地加以控制，从而根据业者是正在穿刺组织还是已经到达了需要使神经麻醉的组织的局部，可以通过针头输送不同的麻醉剂剂量。
该系统使用线性激励器(activator)从固定于驱动单元的药筒(cartridge)输送受控量的麻醉剂。该驱动单元能够通过选择性地按压脚踏板加以操作，从而通过手柄单元(handpiece unit)输送麻醉剂。
该系统被设计为调节(accommodate)局部麻醉剂药筒和多种针头尺寸。系统的驱动单元包括马达和板上(on-board)微处理器，从而便于控制麻醉剂流动。驱动单元能够以恒定的压力和体积输送麻醉剂溶液而不管组织抵抗力(tissue resistance)的不同，该驱动单元采用美国专利Nos.4,747,824和5,180,371的技术，其在这里引用作为参考。在针头的输送端(delivery end)，该系统在牙组织注射期间针刺之前输送极小量的麻醉剂，有效地产生麻醉路径。麻醉剂路径与受控压力和体积(流速)的结合导致了有效而无痛苦的注射。重要的是，该系统进一步包括与空气软管(air hose)31操作性连接的脚踏板29，空气软管(air hose)再与定位在单元13内部的压力传感器64相连。在操作系统11时，传感器64探测踏板29的压力变化。然后传感器64产生相应的控制信号，用于控制麻醉剂溶液的流动。在优选实施例中，如下文更详细说明的，当轻轻地或部分地按压脚踏板29时，系统11以缓慢的速度工作。当强烈地或完全地按压脚踏板29时，系统11以更快的速度工作。该系统能够被编程，从而具有多种流速，而不仅限于两种速度。
尽管该系统能够满意地工作，但是一些内科医师或牙医可能对它并不完全满意，因为它需要较长时间地将脚踏板维持在特定的位置。
发明目的和摘要因此，本发明的一个目的是提供一种局部麻醉剂输送注射系统，其能够用于所有已知的内科和牙科注射处理，并具有改良的自动操作模式。
进一步的目的是提供一种设备，其能够减轻牙医或其它保健业者长期注射操作(section)的压力。
再进一步的目的是提供一种注射设备，其具有自动的操作模式，允许内科医师、牙医或保健业者将注意力集中到其它的细节，且只有在需要改变它的操作时才注意该系统。
本发明另外一个目的是提供一种牙科麻醉剂注射输送系统，其能够提高麻醉剂输送的精度和准确度。
本发明其它的目的和优点从下文的说明中将部分地显而易见，并可以部分地理解。简而言之，根据本发明构建的注射设备包括电力控制的泵；针头操作终端，通过它射出药物；和用于激活泵控制器的脚动开关或其它类似的控制器(也就是手动控制器)。该控制单元可以具有多个位置(position)。在一个实施例中，该控制单元包括三个位置OFF、速度1、和速度2。泵处于关闭位置时关闭，处于速度1时以第一流速注射药物，处于速度2时以第二、更高的流速注射止痛药(pain killer)。选择地，控制器可以适合于具有许多离散的位置，或者能够在速度l和速度2位置之间连续地调节，从而流速可以在速度上下限之间基本上连续地变化。优选地，控制单元可以是加载弹簧的(spring loaded)或者是偏置的，从而当它处于速度1或速度2位置然后释放时，能够自动地变到OFF位置。重要的是，根据本发明，泵控制器具有多种工作模式。在一个工作模式中，其可以称为手动模式，泵控制器连续监视控制器的位置，并以响应的方式操作泵，从而如果控制器处于速度1位置的话，泵以速度1加以操作，处于速度2位置的话，泵以速度2加以操作(液体以相应速度输送)，并且如果控制器处于OFF位置，则泵的马达关闭或者进入自动抽吸模式(aspiration mode)。操作的另一个模式是所谓的巡航控制模式(cruise control mode)。在该操作模式中，泵控制器以类似于汽车巡航控制(持续速度自行保持装置)的方式工作。更具体地，在巡航控制模式中，当释放控制器时，泵控制器维持泵先前的工作直到激活单独的控制器如超越控制开关(override switch)改变泵的工作模式时为止。该单独的控制器可以由手柄上、控制器上或踏板开关上的按钮构成。它也可以通过软件构型加以实现，正如目前实施例所实行的。存在一个时间“窗口”，其中人脚离开该脚动控制器时激励“巡航控制”。该“窗口”可以定义在软件内，并通过移动脚动控制器而被激励。
本发明还适用于其它的内科和/或牙科设备，例如超声波除垢器(ultrasonic scaler)、抛光设备和其它由临床医师以受控的速度和速率操作的旋转和电子设备。
在一个方案中，本发明涉及一种注射设备，其适合于在临床医师的控制下将治疗剂液体注射到患者体内，所述设备包括适合于由临床医师持握用于注射液体的手柄；适合于输送液体到所述手柄的泵；适合于根据控制信号以被选速度操作所述泵的马达；由临床医师操作选择所述速度的控制部件，所述控制部件具有与所选速度相结合的第一位置以及第二位置；和与所述控制部件耦合的微处理器，其适合于在临床医师操作并释放所述控制部件以产生所述控制信号之后，产生所述控制信号。
附图简述为了更全面地了解本发明，需要参考如下联系附图的说明，附图中
图1显示了与根据本发明构建的注射设备相当的图示；图2显示了图1中设备的框图；显示了图1注射设备的手动操作模式；和图3显示了展示图1和2中设备以手动模式操作的流程图；图4显示了图1和2中注射设备操作的巡航控制模式；和图5显示了图1和2中注射设备的可选择操作模式。
发明详述图1和2一般地显示了能够用于将液体注射或引入(和选择地吸入)到患者体内的设备100。如图所示，设备100包括具有多个指示器104的外罩102，和控制按钮106或者其它用户可选择的数据和命令输入装置。控制按钮106的其中一个是具有多个位置的可转动旋钮108，如下文中更详细说明的。
贮液器位于外罩内或者与外罩联系，含有药物、麻醉剂或其它可以被医生或其他保健业者使用的液体，从而对患者进行内科或牙科处理。
设备100进一步包括加长管108，其一个末端固定于外罩102，另一个末端固定于手柄110。手柄110包括注射器112。
设备100进一步包括通过空气软管(air hose)116附着于外罩116上的脚踏板114。踏板114制备有具有三个或更多个位置的主脚动控制部件118，如下文中更详细说明的。在踏板114上还安装有第二控制部件120。
图2显示了设备100电力部件的框图。该设备包括微处理器150，其根据储存在存储器152内的程序和从控制开关106接收的控制信号工作。如图所示，空气软管(air hose)116与压力传感器154连接，压力传感器产生指示脚踏板开关118位置的电信号。微处理器提供可视指示并通过指示器104和语音指示器提示操作者，并通过扬声器156进行提示。
微处理器150的重要目的是控制马达158的工作。马达接收来自微处理器150的控制信号并响应地激活泵160。泵160与液体源或贮液器162耦合，能够将来自贮液器的液体分配到管108，或者相反，它能够将来自管108的液体收回到贮液器162内。泵160和贮液器162能够以多种形式实现。例如，泵160和贮液器162能够实现为具有活塞的注射器，该活塞通过耦合于马达158上的活塞杆往复运动。
图2所示的部件能够布置在外罩102内。选择地，至少一些部件，包括马达158、贮液器162和泵160，可以布置在手柄110内，在这种实例中，管108可以用电连接器代替。
设备100能够以多种模式工作。工作模式由旋钮106B的位置决定。对于旋钮的一个位置，设备100以和先前的注射设备相同的方式工作。在这种模式中，设备100的工作能够特征化为手动或半自动模式，其中设备相应于来自临床医师的控制信号工作。这种工作模式现在参考图3的流程图加以说明。在步骤200，设备被初始化。该步骤包括向存储器152输入各种工作参数，给贮液器162加载合适的液体，清洗管108和针头112等。当临床医师准备注射时，他按下按钮，例如106B，表示操作开始(步骤202)。一旦操作开始，微处理器150便检查脚踏板开关118的位置(步骤204)。如果该开关已被激活，如步骤206所确认的，那么在步骤208中，微处理器150获得踏板开关118的当前位置。例如，开关处于关闭位置、位置1和位置2。
在步骤210，进行检查以确认开关是否处于位置1。如果确实如此，那么在步骤212，微处理器150设定马达158以第一速度工作。然后微处理器150返回步骤208并获得踏板开关118的新位置。
如果在步骤210中，确认开关118不在位置1，那么在步骤216进行检查，确认开关118是否处于位置2。如果确实如此，则在步骤216，微处理器设定马达158以第二速度2工作。在可选择实施例中，马达158的速度在这些步骤中能够设定在上下限之间的任一位置。关于这种实施例，开关118必须能够在位置1和2之间具有可变的位置。
如果开关不在位置2，那么在步骤218，微处理器检查开关118是否处于关闭位置。如果确实如此，则在步骤220，马达158停止。在可选择实施例中，在特定条件下，马达158在步骤220可以倒转较短的时间以诱导抽吸(aspiration)。此外，可以安装独立开关(未显示)，其导致马达倒转。无论如何，在图3所示的模式中，微处理器150检查开关118的位置并相应地调节马达158的工作。
如上所述，在一些场合中，这种工作模式可能是不令人满意的。因此根据本发明，设备158能够以巡航控制模式工作。这一模式能够通过改变旋钮106A的位置加以选择。在这种模式中，设备100以和图3所示相似的方式工作，有一些例外。更具体地，在步骤202A，当设备开始工作时，向临床医师建议所选择的模式(在这种情况下，也就是说，巡航控制)。这一步骤通过由扬声器156产生声音信息、在一个显示器上产生可视信息、组合声音/可视信息或者通过其它类似的方法实现。
此外，在这些步骤的任何一个中设定被请求马达(requested motor)之后，微处理器检查超越控制开关是否激活(步骤222)。该超越控制开关能够设定在外罩上(见开关106B)、脚踏板开关120上、手柄开关124上等。如果在步骤224中，确定为超越控制开关未激活，那么在步骤226，马达158维持先前的速度。
微处理器150继续以规则的间隔检查超越控制开关的位置，在此期间，马达维持先前所选择的速度。因为在步骤222、224、226期间，未检查踏板开关118的位置，所以在步骤212之后，临床医师能够释放踏板开关并允许它返回到中间或关闭位置。
在激活超越控制开关之后(超越控制开关优选地为瞬时开关)，临床医师能够用踏板开关118为马达产生新的控制信号(也就是，速度1、速度2、关闭等)。
选择地，如图5所示，超越控制开关的功能能够通过软件实现。在该实施例中，在设定了马达速度之后(在步骤212或216)，在步骤222A确认这一速度。也就是说，向临床医师提供指示(视觉、声音或者两者皆用)从而指示马达当前速度如何。这一指示触发或提示临床医师释放踏板开关并允许它返回到中间或关闭位置。然后，在步骤223，检查踏板开关的位置。在步骤224，确认踏板开关是否被激活或者离开了关闭位置。如果踏板开关仍然处于关闭位置，则在步骤226维持马达的速度。如果踏板开关重新被激活，那么微处理器150返回到步骤204。
在上述的实施例中，说明了一种特殊类型的注射设备，其由临床医师通过多位置脚踏板开关加以操作。当然，其它类型的控制器或部件也可以用于获得类似的功能。例如，用于控制液体分配的开关或其它控制部件可以安置在外罩上或者手柄上。
这样可见，有效地获得了上述的目的，它们从前面的说明中显而易见，并且因为可以加以改变而不背离本发明的精神和范围，所以应当理解，上述说明仅仅是例证，且并不限制本发明的范围。下面的权利要求限定了本发明的范围。
权利要求
1.一种注射设备包括输送部件，其适于以第一速度和第二速度的其中一个输送治疗剂液体；微处理器，其适于向所述输送部件产生控制信号；和控制部件，其可由操作者操作从而选择所述第一速度和第二速度中的一个，其中在操作者释放所述控制部件之后，所述微处理器与所述控制部件配合将所述输送部件维持在所述选择的速度。
2.权利要求1的设备，其中所述控制部件具有多个位置，包括为所述输送部件确定所选择的速度的选择位置和中间位置，其中，当被操作者释放时，所述控制部件偏置到所述中间位置。
3.权利要求1的设备，进一步包括可被操作者操作的超越控制部件，其中，所述微处理器适于当所述超越控制部件被操作时，终止所述输送部件的工作。
4.权利要求1的设备，其中所述输送部件适于以某一速度输送所述液体，该速度在一个上限和一个下限之间可调。
5.权利要求1的设备，进一步包括模式选择器，其中，所述微处理器响应所述模式选择器以第一模式工作，在第一模式中所述微处理器维持所述选择的速度，并且以第二模式工作，在第二模式中所述微处理器根据所述控制器的位置操作所述输送部件以设定所述速度。
6.一种注射设备，适于在临床医师的控制下将治疗剂液体注射给患者，所述设备包括手柄，其适于临床医师持握以施加液体；泵，其适于向所述手柄选择性地输送液体；马达，其适于根据控制信号以选择的速度操作所述泵；控制部件，其由临床医师操作以选择所述速度，所述控制部件具有与所选择的速度相联系的第一位置和一个第二位置；以及微处理器，其与所述控制部件耦合，并适于在所述控制部件被临床医师操作并被释放以产生所述控制信号之后，产生所述控制信号。
7.权利要求6的设备，其中所述控制部件向所述第二位置偏置。
8.权利要求7的设备，进一步包括由临床医师操作的超越控制开关，所述微处理器与所述超越控制开关耦合，从而在所述超越控制开关被激活之后为所述输送部件产生新的控制信号。
9.权利要求6的设备，其中所述微处理器适于以手动模式工作，在该模式中所述微处理器对所述控制部件的每一个位置为所述输送部件选择不同的速度，并适于以巡航控制模式工作，在该模式中在所述控制部件返回到中间位置时，所述微处理器维持先前所选择的速度。
全文摘要
一种改良的注射设备(10)，其以手动模式工作，其中它以始终由控制部件(118)确定的速度输送液体药物到患者体内，其以巡航控制模式工作，其中在临床医师释放控制部件(118)之后，控制器(102)维持先前所选择的速度。该控制部件(118)可以用于选择两种液体输送速度中的一种，或者选择地，输送速度可以选择为具有上下限之间的数值。如果该设备以巡航控制模式工作，那么必须激活超越控制开关(106B、120、122)以重置速度。
文档编号A61M1/00GK1547491SQ01823638
公开日2004年11月17日 申请日期2001年8月16日 优先权日2001年8月16日
发明者马克·N·霍克曼, 马克 N 霍克曼 申请人:里程碑科学公司