[发明专利]用于机动化注射和抽吸的系统和方法

说明书

交叉引用

本申请要求在2011年5月13日提交的美国临时专利申请序列号No.61/485793以及在2011年9月14日提交的美国临时专利申请序列号No.61/534516的优先权，其全部内容在此以援引的方式并入本发明。

美国政府权益声明

本发明是在由国家卫生研究院资助的授权序列号F23DK083226和5U01DK070460-07的政府支持下完成。美国政府具有本发明中的某些权利。

背景技术

在实验和/或临床情况中，例如显微手术、微操作的微手术有时需要注射和抽吸流体或者溶液。目前可用的注射泵以单一注射模式或者抽吸模式工作。当这种方式不可行或者不理想时，这些系统需要用户在手术中间停止/暂停并且释放试样或者动物，以对控制单元重新编程，从而切换模式。此外，在手术中间对控制单元重新编程是不切实际的，这是因为操作者的手通常不空闲。而且，尽管这些系统能够以预设的流速输送预设体积，但是在注射或者抽吸期间不能实时改变这些参数。

另外，一些现有系统使用两个终端（即，两根针、两根插管等）使得抽吸和输注两种模式成为可能，这需要两个切口或者进入/离开点。在手术中，即使仅期望或需要单个模式时，也得同时实施注射和抽吸两种模式。结果，这些系统不能抽吸和/或输送同一组织或者液体。并且，同样不能在注射或者抽吸期间改变预设体积和流速。

发明内容

本发明提供一种机动化注射和抽吸系统，所述机动化注射和抽吸系统允许在手术期间的任何时候在不中断的情况下在通过单个入口点的注射行为和抽吸行为之间立即过渡，并且通过使用一个或多个脚踏板根据需要实施多次。机动化注射和抽吸系统具有通过同样的一个或多个脚踏板调整待抽吸或注射的工作流体的流速和体积的额外益处。这种系统以最小化湍流和物理扰动将宏观颗粒和微观颗粒的溶液以受控且精确的方式抽吸和输送到有限空间中，这继而减少了宝贵且昂贵试剂的浪费。所述系统的另一个改进之处在于与试样和溶液相接触的部件经受高温高压消毒，以在无菌应用中防止感染。所述系统的另一个优势在于在手术中不用手进行操作，从而使得单人便能够实施诸如移植的手术，这种手术通常需要两名人员来实施。

本发明的示例性应用包括：在移植领域中实施的实验性显微手术或者显微操作（将胰岛和胰腺胚胎芽以及细胞悬液注入到活体或者哺乳动物的不同的部位）；耳蜗灌注（输送原料药和抽吸耳蜗流体，例如外淋巴）；冲洗可植入的微型装置，例如导管和线路等；利用单根插管在脑中立体定位输送和抽吸；和在培养基中灌注和收回溶液和细胞/组织。在临床情况下，眼内显微手术输送和收回单根插管，使用单根插管进行临床胰岛灌注，冲洗中耳和其它颅腔以及从中耳和其它颅腔收回。

因此，在第一方面，本发明提供了一种机动化注射和抽吸系统，其包括：（a）联接到针的注射器，其中，注射器包括柱塞；（b）插管；（c）管，所述管具有第一和第二端部，其中，第一端部联接到针而第二端部联接到插管；（d）注射器驱动器，所述注射器驱动器驱动柱塞；（e）至少一个脚踏板；（f）步进马达；和（g）控制单元，所述控制单元与步进马达、注射器驱动器和至少一个脚踏板通讯。

在一个实施例中，本发明规定至少一个脚踏板包括第一脚踏板和第二脚踏板，使得第一脚踏板控制注射模式，而第二脚踏板控制抽吸模式。

在另一个实施例中，第一脚踏板包括电位计，以便控制注射流速，而第二脚踏板包括电位计，以控制抽吸流速。

在第二方面，本发明还提供一种使用机动化注射和抽吸系统的方法，其中，所述方法包括：（a）将注射器装载到注射器驱动器上，其中，注射器预填充有溶液，并且其中所述注射器包括注射器本体、柱塞和针；其中，注射器驱动器包括（i）用于将注射器本体保持在固定位置的基部和（ii）用于接收柱塞的可运动平台；（b）使第一脚踏板从静止位置向前旋转；（c）作为回应，在注射模式中，通过可运动平台驱动柱塞向前；（d）使第二脚踏板从静止位置向前旋转；和（e）作为回应，在抽吸模式中通过可运动平台驱动柱塞向后。

在一个实施例中，所述方法还包括将管的第一端部联接到针而将管的第二端部联接到插管的步骤。

在另一个实施例中，所述方法还包括通过改变第一脚踏板的旋转程度来调整注射流速的步骤。

在另一个实施例中，所述方法还包括通过改变第二脚踏板的旋转程度来调整抽吸流速的步骤。