用于注入骨移植替代物和其它材料的装置和方法制造方法及图纸

一种用于注射骨移植替代物的计量输送装置，包括主体部分、材料容纳容器、致动器和控制单元。主体部分包括支撑致动器传动系的驱动器壳体和支撑材料容纳容器的接收器端。致动器具有连接到致动器传动系的第一端和支撑容器的可移动部分以便分配容器中的材料以及释放施加到材料的压力的缩回运动的第二端。控制单元接收致动器参数输入并且包括探测压力水平和时间段当中至少一个的信号的传感器。传感器将探测到的信号提供给控制单元，使得控制单元基于探测到的信号和致动器参数输入在分配和缩回运动之间操作致动器。

Device and method for injecting bone graft substitutes and other materials

The utility model relates to a metering conveying device for injecting bone graft substitutes, which comprises a main body part, a material receiving container, an actuator and a control unit. The main body includes a drive housing supporting the actuator drive system and a receiver terminal supporting the material receiving container. The actuator has a movable portion connected to the first end of the actuator drive system and a movable portion of the support vessel to distribute the material in the container and to release the second end of the retracted motion applied to the material. A sensor for controlling the input of actuator parameters of the control unit, and includes a signal of at least one of the detected pressure levels and time periods. The sensor provides the detected signal to the control unit, which enables the control unit to operate the actuator between the distribution and retraction motion based on the detected signal and the actuator parameter input.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术人：AnandK.Agarwal，VijayK.Goel，JoelM.Gerber，AakashAgarwal对相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月24日提交的美国临时申请No.62/016,498的权益，其公开内容通过引用被结合于此。
技术介绍
传统上，骨接合剂通过手或在专门的接合剂混合器中混合并插入注射器中。然后，注射器被用来将接合剂注入期望的位置。通常，注入过程是手动进行的。存在一些通过使用杠杆和棘轮、蜗杆螺钉和其它机械装设备置帮助注入过程的系统。这些系统减小注入所需的力，从而导致外科医生的较少费力。
技术实现思路
本专利技术涉及具有主体部分、材料容纳容器、致动器和控制单元的计量输送装置。主体部分包括支撑致动器传动系端的驱动器壳体和接收器端。材料容纳容器被构造为分配一定量的材料并且在接收器端上被支撑，使得容器的一部分固定到主体部分并且容器的另一部分可相对于主体部分移动。在本专利技术的一方面，材料容纳容器是注射器。致动器具有连接到致动器传动系的第一端和被构造为在对材料施加压力的分配运动和释放施加到材料的压力的缩回运动两者当中都连接到并支撑容器的可移动部分的第二端。控制单元接收致动器参数输入，并且包括探测压力水平和时间段当中至少一个的信号的传感器。传感器将探测到的信号提供给控制单元，使得控制单元基于探测到的信号和致动器参数输入在分配和缩回运动之间操作致动器。本专利技术还涉及控制致动器用于分配骨移植替代材料的方法，该方法包括以下步骤：启动分配循环，将压力和时间的测量值与预定阈值水平进行比较，基于比较来确定材料输送的状态，以及响应于所确定的材料输送的状态而控制致动器的操作。当根据附图阅读时，根据优选实施例的以下详细描述，本专利技术的各个方面将对本领域技术人员变得显而易见。附图说明图1是根据本专利技术的用于注入骨移植替代物和其它材料的装置的透视图。图2是图1中所示的用于注入骨移植替代物和其它材料的装置的分解透视图。图3是图1和2中所示的用于注入骨移植替代物和其它材料的装置的局部剖开的侧视图。图4是图1至3中所示的用于注入骨移植替代物和其它材料的装置的部件的框图。图5是用于控制图4中所示的线性致动器的运动方向的电路的第一实施例的示意图。图6是用于控制图4中所示的线性致动器的运动方向的电路的第二实施例的示意图。图7是用于确定由图4中所示的致动器消耗的功率的电流传感器电路的示意图。图8是图4中所示的放大电路的示意图。图9是用于操作图4中所示的线性致动器的液压系统的示意图。图10是根据本专利技术的用于操作用于注入骨移植替代物和其它材料的装置的方法的流程图。图11是示出当事件发生时考虑装置的所有可能状态用于注入骨移植替代物和其它材料的装置的行为的状态图。具体实施方式现在参考附图，图1-3示出了根据本专利技术的用于注入骨移植替代物和其它材料的计量输送装置的实施例，总体上以10表示。计量输送装置10包括总体上以12示出的主体部分和总体上以14示出的材料容纳容器。在一个实施例中，主体部分12被示出为具有适于手持使用的形状，并且还具有总体上手枪形状，但是可以使用其它形状，诸如像类似于手电筒的棒状形状，并且仍然保持在本专利技术的范围内。作为替代，主体部分可被划分成静止部分和手持部分。主体12包括把手16、显示/输入屏幕18、驱动器壳体20和接收器端22。如图3中所示，把手16从主体部分12延伸并支撑正向/反向开关24(被示为两个按钮24a和24b)。作为替代，开关24可被构造为能够在分配和缩回状态下给设备供电的任何输入开关，诸如拨动开关、触发开关或可调电位计，如下面将解释的。手柄16可以是形成电路壳体的中空结构，以隐藏和支撑控制装置10的操作的各种集成电路板，如下面将解释的。此外，把手16可以包含电池组(未示出)，以给设备供电。显示/输入屏幕18被示为由主体部分12支撑或安装在主体部分12上，但是屏幕18可以是经由有线连接或无线地连接的单独部件。在一个实施例中，屏幕18是能够接受编程输入以调整操作参数并显示传感器和性能信息的显示器和触摸屏。但是，屏幕18可被构造为具有任何类型的输入配置的显示器，诸如预编程或用户定义的按钮、用于从膝上型电脑或电话输入的USB端口，或其它无线连接，诸如蓝牙连接。驱动器壳体20被构造为定向并支撑驱动器部件，在图3中总体上以26示出。驱动器部件26包括电机28和传动系30。在一个实施例中，传动系30可以是具有齿条和小齿轮组、行星齿轮组、蜗杆和扇形驱动器或螺纹驱动器的机械齿轮驱动器。传动系30的一部分连接到致动器32。致动器32被构造为在部署材料容纳容器14的内容物的伸出位置与释放施加在材料容纳容器14的内容物上的压力以停止材料流动的缩回位置之间被驱动。作为替代，电机28可以给连接到驱动致动器32的活塞的液压泵提供动力。致动器32包括被构造为啮合材料容纳容器14的一部分的安装端34。在所示实施例中，容器14被示出为具有柱塞36和筒38的注射器。柱塞36包括相对于筒38的内表面形成密封的尖端36a和凸缘端36b。在所示实施例中，凸缘端36b大于在其与尖端36之间延伸的轴部36c。致动器32的安装端34包括连接点40，连接点40被构造为将凸缘端36b固定到致动器，使得致动器32的伸出和缩回运动被传递到柱塞36。在具体的实施例中，连接点40被示为围绕凸缘端36b的一部分延伸的钩或槽40a。接收器端22从主体12的驱动器壳体20延伸。接收器端22终止于支架42a以及从支架42a大致垂直地延伸的槽42b中。支架42a支撑筒38，并且槽接纳凸缘端38a。以限制筒38相对于柱塞36的运动。筒38终止于毂38b中，毂38b接纳针44或者其它管状或其它设备，以将材料容纳容器14的内容物输送到预期部位，具体而言是骨接合剂(骨移植替代物)输送到患者的受影响的骨结构。与致动器32的安装端34相结合的支架42a和槽42b允许注射器14被安装到接收器端22中。通常，注射器14处于伸出位置并且填充有骨接合剂，并且致动器32被充分缩回，以允许伸出的注射器落到合适位置–与支架42a、槽42b和安装端34啮合。在一个实施例中，筒凸缘38a和柱塞凸缘36b卡扣配合到相应的槽中。在替代实施例中，凸缘38a和36b与相应的槽形成滑动配合。现在参考图4，示出了如图1-3中所示的用于注入骨移植替代物和其它材料的装置的部件的框图。这些部件一般可以包括电源48、中央处理单元/微控制器(CPU)50、致动器控制单元52，线性致动器54、电流感测设备56、低损耗单电源放大电路58、液压力传递系统60、压力传感器62、可注射材料的注射器64、显示系统66和人机接口控制单元68。电源48提供其它部件的操作所需的期望电压和电流。中央处理单元50执行由系统使用的计算并且包含控制致动器和显示器的软件。在一个实施例中，致动器控制单元52从CPU50获取低电流/电压信号并使用这些信号来控制由致动器使用的更高电流源，以提供正向和反向运动。线性致动器54将电能转换成机械能并被用来给液压系统60提供动力。在这个实施例中，液压系统60与机械传动系30结合使用或代替其使用。用来给致动器供电的电流通过电流感测设备56，电流感测设备56基于由致动器54消耗的功率输出电压信号。该电压信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计量输送装置，包括：主体部分，具有支撑致动器传动系的驱动器壳体和接收器端；材料容纳容器，被配置为分配一定量的材料并且在接收器端上被支撑，使得容器的一部分固定到主体部分并且容器的另一部分能够相对于主体部分移动；致动器，具有连接到致动器传动系的第一端以及被配置为在对材料施加压力的分配运动和释放施加到材料的压力的缩回运动两者当中都连接到并支撑容器的可移动部分的第二端；及控制单元，接收致动器参数输入并且包括探测压力水平和时间段当中至少一个的信号的传感器，所述传感器将探测到的信号提供给控制单元，使得控制单元基于探测到的信号和致动器参数输入在分配和缩回运动之间操作致动器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.24 US 62/016,4981.一种计量输送装置，包括：主体部分，具有支撑致动器传动系的驱动器壳体和接收器端；材料容纳容器，被配置为分配一定量的材料并且在接收器端上被支撑，使得容器的一部分固定到主体部分并且容器的另一部分能够相对于主体部分移动；致动器，具有连接到致动器传动系的第一端以及被配置为在对材料施加压力的分配运动和释放施加到材料的压力的缩回运动两者当中都连接到并支撑容器的可移动部分的第二端；及控制单元，接收致动器参数输入并且包括探测压力水平和时间段当中至少一个的信号的传感器，所述传感器将探测到的信号提供给控制单元，使得控制单元基于探测到的信号和致动器参数输入在分配和缩回运动之间操作致动器。2.如权利要求1所述的计量输送装置，其中材料容纳容器是具有带有筒凸缘的筒和带有柱塞凸缘的柱塞的注射器，所述接收器端具有啮合筒凸缘以将筒固定到主体部分的槽，所述致动器具有啮合柱塞凸缘以用于在分配和缩回运动之间致动的连接点。3.如权利要求1所述的计量输送装置，其中控制单元包括中央处理单元(CPU)，所述中央处理单元(CPU)被配置为接收致动器参数输入并确定探测到的信号是高于还是低于信号阈值以操作致动器，并且所述控制单元还包括显示致动器操作参数的显示单元。4.如权利要求3所述的计量输送系统，其中控制单元包括被配置为监视致动器的功率消耗水平的电流传感器电路。5.如权利要求4所述的计量输送系统，其中电流传感器电路探测在分配和缩回运动期间流过致动器的电流电平和跨致动器的电压降中至少一个，电路包括放大器和电阻器，所述CPU具有根据来自致动器的电压降测量结果和通过电阻器的电流电平确定致动器功率消耗的算法。6.如权利要求5所述的计量输送系统，其中放大器是高精度、单电源轨放大器。7.如权利要求3所述的计量输送系统，其中显示器是在主体部分上被支撑的触摸屏显示器，触摸屏被配置为接收用户输入并显示性能信息，主体部分还包括具有致动器驱动开关的把手，致动器驱动开关启动致动器的运动以分配材料。8.如权利要求7所述的计量输送系统，其中致动器驱动开关在对应于分配运动的伸出位置和对应于缩回运动的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·阿加瓦尔，V·K·戈埃尔，J·M·格伯，A·阿加瓦尔，
申请(专利权)人：托莱多大学，
类型：发明
国别省市：美国;US