用于注入骨移植替代物和其它材料的装置和方法

摘要

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。

说明书

发明人：Anand K.Agarwal，Vijay K.Goel，Joel M.Gerber，Aakash Agarwal

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。

背景技术

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。

发明内容

本发明涉及具有主体部分、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。在本发明的一方面，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。

本发明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，本发明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是根据本发明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是根据本发明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示出了根据本发明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，并且仍然保持在本发明的范围内。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CPU 50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。该电压信号通过高精度单电源放大器58并被CPU 50或模数转换器转换成数字信号。CPU 50使用该数字信号来计算注入注射器64中的压力。电流传感器56和放大器58可以与压力传感器62一起使用或代替其使用。液压系统60被用来增加系统能够产生的力，以允许更高的注入压力。液压系统60是可选部件并且可以被省略，从而有利于产生线性致动器的更高的力，如上所述。液压系统60内的压力可以通过使用测量液压系统的工作流体内的压力的压力传感器62来测量。作为替代，在具有线性致动器或机械驱动组件的实施例中，负载传感器或应变计可代替压力传感器62，以提供感测由致动器32施加的力和系统对运动的阻力的类似功能。CPU 50使用压力测量来计算注入注射器64内的压力。压力传感器62可以与确定注射压力的电流感测方法结合使用或代替其使用。位于液压系统60的端部的注射器64容纳待注射的流体，诸如骨移植物替代物。

可选的显示单元66可被用来向用户显示注入压力以及任何其它相关信息。如上所述，显示单元66还可以是触摸屏，以允许控制CPU 50内的设置。在第二实施例中，系统的人机接口部件68包含正向/反向开关以及按钮，以启动注入过程。当注入按钮被按下时，取决于正向/反向开关的位置和CPU 50的状态，注入注射器64将排出或吸入材料。电源48可以是任何合适的设计，以便为线性致动器54提供操作所需的电流，并为致动器控制单元52、CPU50、单电源放大器58和显示器66提供额定电压。如果微控制器代替标准处理器或现场可编程门阵列(FPGA)被使用，则电压可以通过微控制器50内的电压调节器产生。电源48可以使用美国标准电气插座作为其源或者使用可充电或一次性电池。当使用120VAC 60Hz电力时，可能期望使用变压器(未示出)来缩放电压并提供与可能存在于电力线路中的电力波动的隔离。全波整流器也可被用来相对于地反相任何负电压。由齐纳二极管和电容器并联组成的平滑电路也可以在整流器之后使用，以提供平滑的DC电压。由于许多部件使用不同的电压，因此在一个实施例中，可能期望使平滑电路的输出电压处于最高所需电压，并使用电压调节器来获得可能需要的较小电压。

在某些实施例中，可能期望使用可再充电或一次性电池来为自动注入系统10供电。使用电池供电的源提供创建便携式或手持式注入系统的能力。在另一个实施例中，多个电池可以与二极管结合并联使用，以防止电池的反向馈送。然后，电压调节器可被用来从多电池电源获得期望的电压，这进一步提供了更严格调节的电源。

CPU 50由调节和控制自动注入系统的电路系统和软件组成。CPU 50可以通过使用微控制器、现场可编程门阵列、个人计算机或其它类型的处理器来实现。不管实现类型如何，CPU 50都通过输入接口68(诸如启动按钮和正向/反向开关)从用户接收输入，并且还从电流传感器56或直接压力传感器62接收输入。来自电流传感器56和压力传感器62的模拟信号通过离散的模数转换器或者通过已经内置在CPU 50中的电路系统被转换成数字信号。(取决于所使用的显示器的类型，输入还可以通过触摸屏接收)。从电流传感器56接收的数字信号可被用来计算由线性致动器54使用的电力。然后，这个电流值可以与校准曲线进行比较并被用来计算注入注射器64内的压力。类似地，来自压力传感器62的信号可以与其自己的校准曲线进行比较，以确定注入注射器压力。CPU 50将从任一个传感器计算出的压力输出到显示屏66，使得可以向用户警告注入压力。

图5是用于控制图4中所示的线性致动器54的运动方向的控制电路(总体上以100示出)的第一实施例的示意图。控制电路100使用两个单刀双掷继电器102和104，以将致动器54的正和负端子54a和54b分别暴露于其电压源或地。如果系统使用电流感测方法来计算注入压力，则控制电路100将在其连接到地之前首先引导电流通过电流传感器。信号点A和B处的电压信号由CPU 50控制并被用来接通和断开继电器。这些信号经由下拉电阻器R1和R2连接到地，以确保当电压信号不处于高状态时继电器102和104被停用。接通继电器的高状态电压由继电器的制造商确定。当由信号A控制的继电器102被通电时，它将致动器的正端子连接到其电压源，并且当其被断电时，正端子将被连接到地或者电流传感器106，类似于上述电流传感器56。类似地，取决于继电器104是接通还是断开，由信号B控制的继电器104将致动器54的负端子连接到电压源或者电流传感器/地。当信号A为高且B为低时，致动器54将产生向前或分配运动，而当信号A为低且B为高时，致动器54将产生反向运动。如果信号A和B都为高或都为低，则致动器54将不消耗功率并将空闲。

图6是用于控制图4中所示的线性致动器54的运动方向的电路(总体上以200示出)的第二实施例的示意图。控制电路200类似于控制电路100进行操作，但是继电器102、104由晶体管202、204、206和208代替，以控制电压源或电流传感器/地到致动器54的正和负端子54a和54b的连接。以类似的方式，当信号A为高且B为低时，控制电路200控制对致动器的电力供给，以产生向前运动，而当信号A为低且B为高时，产生反向运动。如果信号A和B都为高或都为低，则控制电路200一般不消耗功率并将空闲。这种方法提供了允许在停止和运行致动器之间的更平滑过渡的优点，从而减少了由致动器的突然启动引起的振动或跳动运动。取决于给致动器供电所需的电流，晶体管202、204、206和208可以包括一个或多个散热器，以控制在使用期间生成的大量热量。

图7是可被用来确定由致动器54消耗的功率的电流传感器电路(总体上以300示出)的示意图。电流传感器电路300被构造为测量流过致动器54的电流。流过致动器54的电流的结果值可被发送到CPU 50。在一个实施例中，驻留在CPU 50中的软件代码应用欧姆定律来利用等式P＝i*V计算功率，其中i是流过致动器的电流并且V是跨致动器的电压降。根据基尔霍夫(Kirchhoff)电流定律，进入节点的电流的总和等于离开节点的电流。在电流传感器电路300的实施例中，通过致动器54的电流302大致等于通过放大器304的电流304a和通过电阻器306的电流306a之和。由于放大器304具有理论上无穷大的电阻，因此软件被编程为假设没有电流流过放大器电路分支。因此，流过致动器54的电流等于流过电阻器306的电流。然后，软件代码应用欧姆定律来确定通过电阻器以及因此通过致动器的电流。通过将跨电阻器306的电压降除以电阻器306的已知值来确定电流302。为了跨致动器54提供大的电压降，跨电阻器306的电压降将是小的。电阻器306将呈现非常小的电阻值。当对电阻器306使用小电阻值时，放大器电路(诸如图8的放大器电路400)可被用来将电压信号增加到可以由CPU 50更精确和容易地测量的值。CPU 50可以结合放大器电路基于测得的电压来计算跨电阻器306的实际电压降。然后通过将跨致动器54的电压降乘以通过电阻器306的电流来计算致动器54所消耗的功率。一般而言，跨致动器54的电压降等于电压源的值减去跨电阻器的电压降。通过电阻器306的电流等于跨电阻器306的电压降除以电阻值。因此，在一个实施例中，软件代码利用P＝(Vs-Vin)*Vin/R来计算由致动器54消耗的功率。

图8是总体上以400示出并且功能上类似于图4中所示的放大器58的放大电路的示意图。在一个实施例中，放大器电路400包括放大器402，其可被构造为高精度、单电源、轨到轨放大器。在这种配置中，放大器402提供增加的测量准确度并且允许注入注射器64内的压力的更精确指示。当输入电压施加到非反相输入端402a时，放大器402将输入电压Vin 404线性地增加到较高值的输出电压Vout406。对于放大器402，非反相输入端402a和反相输入端402b之间的电阻被认为是无穷大，因此输入端402a和402b之间的电流被取为0安培。跨电阻器(R2)408的电压V_R2等于Vin，并且跨电阻器(R1)410的电压V_R1等于Vin-Vout。使用欧姆定律，通过R1>

图9是用于操作图4中所示的线性致动器54的液压系统(总体上以500示出)的实施例的示意图。致动器54将力F施加到液压气缸/活塞组件502和504，其在特定实施例中被示为注射器，但这种构造不是必需的。注射器502和504内的流体在歧管接头506(3)处汇合并且进入也被示为注射器的第三液压气缸/活塞组件508。如果注射器502、504和508具有相同的横截面积，则在柱塞508a的凸缘端处的注射器508的输出端的力将是由致动器54施加的力F的两倍。注射器502和504的横截面积可以增加，以进一步增加力放大。来自注射器508的这种输出力被传递到具有较大横截面面积的液压气缸/活塞组件510(也被示为注射器)。来自注射器510的流体被用来操作示为注射器512的双腔室气缸/活塞组件。注射器512定义由活塞518分开的远侧腔室514和近侧腔室516。双腔室注射器512的远侧腔室514也被称为注入注射器并且包含待注射的材料。在一个实施例中，注射器512具有相对较小的横截面积，从而进一步增加施加到远侧腔室514的内容物的力。

如上所述，诸如液压系统500的液压系统是计量输送装置10的可选部件。在某些实施例中，液压系统500允许通过以来自致动器54的较小的输入力产生较高的注入压力来使用不太强大的致动器。CPU 50实现如下面将详细描述的方法，其部分地基于帕斯卡定律，以及某些操作假设。帕斯卡定律指出，在封闭系统中，压力的变化将被传递，而不损失到系统的其余部分。由于液压系统将相对水平，或者在使用期间流体系统的瞬时姿态将对整个操作具有很小的影响，因此，在一个实施例中，软件可以假设高度没有变化，使得在系统中任何两个点处的压力可被假设为常量。因此，系统中任何点处的力除以其横截面积将保持大致恒定。因此，诸如压力传感器62的压力传感器可以附连到液压系统的任何点，并且CPU 50可以使用来自传感器的信号来确定注入注射器内的压力。

图10是根据本发明的用于操作用于注入骨移植替代物和其它材料的图1的装置10的方法(总体上以600示出)的流程图。方法600开始于初始指令602，其中用于注射骨移植物替代物的装置10的一个或多个参数以常规方式被初始化。然后，方法600进入另一个指令604，其中设置在执行本方法600时使用的某些参数的值。在所示的实施例中，设置三个这种参数P_H、P_L和T_L的值。参数P_H表示在用于注入骨移植物替代物的装置10的正常使用期间预期的压力上限。参数P_L表示在用于注入骨移植替代物的装置10的正常使用期间预期的压力下限。参数T_L表示在用于注入骨移植替代物的装置10的正常初始开始使用期间这种骨移植替代物的压力达到压力下限P_L所需的时间量。虽然这种方法600将在所示的三个参数P_H、P_L和T_L的上下文中描述，但是应当明白，可以使用更大或更小数量的这种参数(和其它参数)。

在这种初始化之后，该方法接下来进入判定点606，其中确定是否已做出使柱塞36相对于注射器筒38移动的请求。如上面所讨论的，移动柱塞36的请求可以例如通过按压在致动器主体12的手柄16上提供的按钮24a和24b之一来进行。如果没有做出相对于注射器筒38移动柱塞36的请求，则方法600从判定点606分支到指令608，其中致动器608断电(或者，如果已经断电，使其保持断电)。然后，方法600返回到参数输入步骤604，然后可以自动循环到判定点606(如果没有对参数做出改变的话)，其中再次确定是否已做出使柱塞36相对于注射器筒38移动的请求。方法600循环通过这个循环，直到确定已做出使柱塞36相对于注射器筒38移动的请求。

但是，当确定已做出相对于注射器筒38移动柱塞36的请求时，方法600从判定点606分支到指令610，其中致动器54被通电。结果，柱塞36以上述方式相对于注射器筒38移动。柱塞36相对于注射器筒38的这种运动导致从注射器筒38注入的骨移植物替代物的压力增加。

方法600接下来进入指令612，其中确定从注射器筒38注入的骨移植物替代物的压力P的量值。这个压力P的确定可以以任何期望的方式进行。例如，压力P的确定可以通过对其进行直接测量的常规传感器(未示出)来进行。作为替代，压力P的确定可以间接地进行，诸如通过基于一个或多个操作参数(诸如柱塞36相对于注射器筒38的运动的长度和速度、柱塞36和注射器筒38的面积、从注射器筒38注入的骨移植物替代物的粘度，等等)的值的常规数学算法。

方法600接下来进入判定点614，其中从注射器筒38注入的骨移植替代物的压力P的量值与参数P_L进行比较。如上所述，参数P_L表示在用于注入骨移植替代物的装置10的正常使用期间预期的压力下限。在用于注入骨移植替代物的装置10的最初使用之前，骨移植替代物的被注入的压力P的量值将最初为零。因此，当装置10的使用最初开始时，预期骨移植替代物被注入的压力P的量值将从零朝压力下限P_L上升。

如果在判定点614确定骨移植替代物的压力P的量值不大于参数P_L，则方法600从判定点614分支到判定点616，其中将经过时间参数T(其可被定义为自致动器54通电以来已经经过的时间量)与参数T_L进行比较。也如上所述，参数T_L表示在用于注入骨移植替代物的装置10的正常初始开始使用期间这种骨移植替代物的压力达到压力下限P_L所需的时间量。如果经过时间T不大于参数T_L，则方法600从判定点616分支回指令612，其中再次确定从注射器筒38注入的骨移植替代物的压力P的量值。重复方法600的这个循环，直到(1)在判定点614确定骨移植替代物的压力P大于参数P_L，或者(2)在判定点616确定经过时间T大于参数T_L。

如果后一事件首先发生(即，在判定点616确定经过时间T大于参数T_L)，则预期骨移植替代物的压力达到压力下限P_L所需的时间量已被超过。相应地，可以推断在用于注入骨移植替代物的装置10中发生了故障，诸如有缺陷的致动器或者从注射器筒38延伸的线中的泄漏。无论如何，当这个后一事件发生时，方法600从判定点616分支到指令618，其中生成报警。报警可以以任何期望的方式生成(诸如视觉、听觉、触觉等)并且，如果期望，可以包括使致动器54自动断电。

另一方面，如果前一事件首先发生(即，在判定点614确定骨移植替代物的压力P的量值大于参数P_L)，则方法600从判定点614分支到判定点620，其中从注射器筒38注入的骨移植替代物的压力P的量值与参数P_H进行比较。如上所述，参数P_H表示在用于注入骨移植替代物的装置10的正常使用期间预期的压力上限。如果在判定点620确定骨移植替代物的压力P的量值小于参数P_H，则方法600从判定点620分支返回到判定点606，其中确定是否已做出使柱塞36相对于注射器筒38移动的请求，诸如通过按压在手柄16上提供的按钮24a或24b之一，如上所述。

但是，如果在判定点620确定骨移植替代物的压力P不小于参数P_H，则方法600从判定点620分支到指令622，其中生成报警。报警可以以任何期望的方式(诸如视觉、听觉、触觉)生成并且，如果期望，可以包括使致动器54自动断电。然后，该方法进入另一条指令624，其中使柱塞36在注射器筒38内缩回，从而有效地减小系统压力P。

因此，可以看出，本发明的方法600监视骨移植替代物从注射器筒38被注入的压力P的量值。在装置10正常使用过程中预期的压力下限P_L最初如上所述地实现之后，本发明的方法600重复地将骨移植替代物从注射器筒38被注入的压力P的量值与压力上限P_H和压力下限P_L两者进行比较。如果骨移植替代物的压力P的量值升高到高于压力上限P_H，则可以推断在用于注入骨移植替代物的装置10中发生了故障，诸如系统的一部分(诸如从注射器筒38延伸的任何线)中的堵塞，或者被供以骨移植替代物的腔已变得充满。作为替代，如果骨移植替代物的压力P的量值下降到低于压力下限P_H，则也可以推断在用于注入骨移植替代物的装置10中发生了故障，诸如有缺陷的致动器或者在从注射器筒38延伸的线中的泄漏。在任一情况下，本发明的方法600都自动地生成报警并采取被认为适当的其它动作。

现在参考图11，示出了总体上以700示出的状态图，该状态图示出了在事件发生时考虑装置10的可能状态的用于注入骨移植替代物和其它材料的装置10的行为。这种行为在一个或多个可能状态中发生的一系列事件中被表示和分析。该图的每个字框表示对象并且在整个系统中跟踪这些对象的各种状态。状态图700从不同的角度给出方法600的相同事件序列。

状态系统700允许装置10停止注入并反转致动器54的方向，以便在探测到时缓解高压。状态系统700还允许装置10探测压力降，在这种情况下，注入系统通过致动器54关闭并产生警告，使得用户可以采取上面结合方法600所述的校正动作。状态系统700还防止在系统的启动阶段期间的假低压错误。软件内的状态变化是当前状态、注入压力和用户输入的函数。

当系统首次开启时，其处于“空闲”状态702。在这个状态期间，系统消耗最小功率。这个状态的目的是等待用户输入。当用户诸如通过按下启动按钮24a来启动系统的操作时，系统将过渡到启动状态704。在这个状态期间，系统将开始运行致动器54并且持续地在注入注射器14内积累压力，直到注入过程开始。一旦注入压力通过阈值，系统就将转移到运行状态706。但是，如果压力没有在设定的时间段内升高到阈值之上，则系统将改为进入低压状态708。如果在处于启动或运行状态704和706的时候用户分别按下启动按钮，或者注入过程完成，则系统也将被重置为空闲状态702。当处于运行状态706时，将连续地检查压力并与压力上限和下限进行比较。如果注入压力下降到低于下限，则系统将改变到低压状态708。如果压力增加得太快或超过上限，则将进入高压状态710。低压状态708将在系统内设置指示注射压力太低的标志。在设置标志之后，系统将过渡到报警/警告状态712。类似地，高压状态710将设置指示高压的标志并且过渡到缩回状态714。缩回状态714使致动器的方向反转并且将注射器14内的压力降低到安全水平。此后，系统将改变到报警/警告状态712。当处于报警/警告状态712时，将通过音频或者视觉提示提醒用户高压或低压错误。在用户对问题做出响应并对错误进行应答之后，系统将重置到空闲状态702。

自动化的接合剂注入系统通过使用液压和电气部件实现力的减小。该系统也不需要手动操纵来产生用于注入的力。微控制器被用来控制系统并允许注入过程的完全自动化。通过去除让外科医生手动注入接合剂的需要，可以节省手术室内的时间和精力。此外，自动化的接合剂注射系统能够计算并显示在注入注射器的尖端处的接合剂的压力。这个压力可被用来预测来自接合剂注入的不利影响。低压将向外科医生表明接合剂渗漏出期望的区域。高压将通知接合剂正在硬化、注入部位被填充或其它异常。系统将自动地对这些条件做出响应，并且在这些条件中的一个一旦产生时就产生警告，使得可以立即采取校正措施。这将有助于减少通常与骨接合剂注入过程相关联的并发症。

已经在其优选实施例中解释和示出了本发明的操作的原理和模式。但是，必须理解，在不背离其精神或范围的情况下，本发明可以以不同于具体解释和说明的方式来实践。