АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИНЪЕКТОР

Полезная модель относится к медицине, касается устройства для последовательного автоматического введения иглы и жидкого лекарственного средства в мышечную ткань и может быть использована при оказании скорой медицинской само- и взаимопомощи специалистам МЧС при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с отравлениями нервно-паралитическими агентами, сотрудникам силовых структур при возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных с отравлениями нервно-паралитическими агентами, населению в чрезвычайных ситуациях (авариях) на химических производствах, гражданскому здравоохранению при необходимости введения противоаллергических лекарственных средств.
Наиболее близким техническим решением является автоматический инъектор, который находит широкое практическое применение за рубежом при введении лекарственных средств, представляющих собой антидоты отравляющих веществ нервно-паралитического действия. Данное устройство для внутримышечных инъекций с иглой, покрытой упругой оболочкой [патент US 3882863, МПК А61М 5/20, опубл. 13.05.1975 г.], содержит внешний цилиндрический корпус с крышкой, внешнюю и внутреннюю втулки с отверстием на дне, размещенные одна в другой, шток с пружиной, систему фиксации взведенной пружины, блокирующий предохранитель, а также размещенную во внутреннем корпусе карпулу, наполненную жидким лекарственным средством и укупоренную пробкой-поршнем. Внутри карпулы расположена мембрана, разделяющая иглу и лекарственное средство. Игла покрыта упругой оболочкой, амортизирующей при срабатывании. Причем часть внутреннего корпуса со стороны иглы выполнена с меньшим диаметром, а с противоположной стороны корпус карпулы прилежит к внутренней втулке.
Шток-толкатель с надетой на него пружиной расположен во внутренней втулке. Он выполнен с возможностью вставляться в пружину, перемещаться в корпусе по оси, блокироваться во вставленном положении и выдвигаться при освобождении блокировки. На противоположном от карпулы конце штока-толкателя размещен механизм фиксации в виде упругих пластин с зацепными выступами на концах, блокирующихся с помощью предохранительного штифта, вставленного внутрь между пластинами. Выступы защелкиваются при взведении пружины за кольцо. При снятом предохранителе и срабатывании устройства пластины прогибаются вовнутрь. Средством запуска автоинъектора-прототипа служит ограниченное смещение внутреннего корпуса во внешний при надавливании торцом внутреннего корпуса на место инъекции.
Лекарственное средство вводится внутримышечно. Автоинъектор-прототип обеспечивает введение лекарственного средства на заданную глубину за счет энергии сжатой пружины. Карпула из стекла позволяет использовать различные лекарственные средства для инъекций, причем воздействие штока-толкателя направлено не на стекло, а на пробку-поршень карпулы. Канюля покрыта упругой оболочкой, что обеспечивает стерильность иглы и одновременно служит аммортизацией при инъекции.
Существенным недостатком автоинъектора-прототипа является то, что для введения иглы и для высвобождения жидкого лекарственного средства из карпулы используется один пружинный механизм. Усилие пружины при срабатывании инъектора передается на шток-толкатель, от него на пробку-поршень карпулы, карпула перемещается до упора во внутренний торец инъектора. Одновременно давление передается на жидкое лекарственное средство внутри карпулы, затем на внутреннюю поверхность мембраны карпулы, после чего игла выходит из инъектора, давление в карпуле нарастает, происходит разрыв мембраны и начинается высвобождение жидкого лекарственного средства через иглу. При недостаточной прочности мембраны, или в случае, когда усилие пробития иглой обмундирования превышает усилие разрыва мембраны, высвобождение лекарственного средства происходит до полного выхода иглы из устройства. Таким образом, одновременное воздействие одной пружины через шток-толкатель на перемещение самой карпулы и на перемещение пробки-поршня может привести к тому, что при срабатывании автоинъектора-прототипа начало выхода иглы и излития лекарственного средства может происходить одновременно или высвобождение лекарственного средства происходит до полного выхода иглы из устройства, что может быть сопряжено с введением не полной дозы лекарственного средства или введением его части в поверхностные слои кожи и подкожной жировой клетчатки вместо требуемого внутримышечного введения.
К недостаткам автоинъектора-прототипа следует отнести также его значительные линейные размеры, что негативно сказывается на его совместимости с обмундированием и носимыми медицинскими комплектами ввиду того, что одна пружина должна обеспечить достаточный свободный ход для перемещения самой карпулы и перемещения пробки-поршня внутри нее. При этом уменьшаются пенетрационные свойства иглы в отношении плотных слоев обмундирования при проведении инъекции через одежду и средства индивидуальной защиты (поскольку большая часть энергии пружины уходит на высвобождение лекарственного средства из карпулы).
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности при эксплуатации за счет обеспечения предупреждения преждевременного излития лекарственного средства.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом автоматическом инъекторе, содержащем внешний цилиндрический корпус с крышкой, размещенную во внутреннем корпусе укупоренную пробкой-поршнем карпулу, наполненную жидким лекарственным средством, с иглой, покрытой упругой оболочкой, амортизирующей при срабатывании, внешнюю и внутреннюю втулки с отверстием на дне, размещенные одна в другой, расположенный во внутренней втулке шток-толкатель с надетой на него пружиной, имеющем на противоположном от карпулы конце штока-толкателя механизм фиксации в виде упругих пластин с зацепными выступами на концах, блокирующихся с помощью предохранительного штифта, вставленного внутрь между пластинами, в котором часть внутреннего корпуса со стороны иглы выполнена с меньшим диаметром, а ограниченное смещение внутреннего корпуса во внешний при надавливании торцом внутреннего корпуса на место инъекции является средством запуска устройства, внутренняя втулка имеет бортик, а автоматический инъектор дополнительно содержит втулку для размещения карпулы и вторую пружину, размещенную между внешней и внутренней втулками с возможностью давления на бортик внутренней втулки. При этом внутренний корпус соединен с внешней втулкой при помощи резьбы. Внутренний выступ, образующийся во внутреннем корпусе на стыке частей с разным диаметром служит средством остановки перемещения дополнительной втулки с размещенной в ней карпулой при срабатывании автоинъектора. Крышка внутри по центру снабжена вставкой с отверстием в форме расширяющегося вовнутрь усеченного конуса. Шток-толкатель выполнен с утолщением на конце и снабжен кольцом для перемещения пробки-поршня карпулы. Часть внешнего корпуса со стороны крышки выполнена с утолщением внутри и образует упор, причем снаружи на внешней втулке выполнено стопорное кольцо для ограничения смещения внутреннего корпуса по зазору, образованному между внешней втулкой и внешним корпусом, до упора. Предохранительный штифт соединен с изогнутой пластиной, имеющей ребристую поверхность на части, размещенной у торца внешнего корпуса и предназначенной для снятия блокировки. Шток-толкатель выполнен с утолщением на конце и имеет кольцеобразный выступ для проталкивания пробки-поршня карпулы. Пробка-поршень карпулы имеет фигурный вырез под утолщение на конце штока-толкателя.
Детали заявляемого автоматического инъектора, кроме пружин и штока-толкателя, выполнены из пластика. Жесткость пружин, необходимая и достаточная для применения автоинъектора в конкретных условиях (например, в аптечках самопомощи специалистов МЧС и сотрудников силовых структур, при введении противоаллергических лекарственных средств гражданскому населению и т.п.), подбирается опытным путем за счет выбора материала, способа его обработки и диаметра витков пружин.
Заявляемый автоматический инъектор показан на фиг. 1, 2, 3 и 4.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства - автоинъектор в разрезе, в положении «при хранении».
На фиг. 2 представлено в аксонометрии схематичное изображение сборки автоинъектора в разрезе, детали разнесены вдоль оси.
На фиг. 3 представлен автоинъектор в разрезе со снятым предохранителем в момент выхода иглы из корпуса.
На фиг. 4 автоинъектор представлен в разрезе со снятым предохранителем после высвобождения лекарственного средства через иглу.
Заявляемый автоматический инъектор имеет корпус, в котором размещены (фиг. 1, 2, 3 и 4) карпула 1, шток-толкатель 2 с установленной на нем внутренней пружиной 3 и внешняя пружина 4.
Корпус представляет собой телескопическую трубку, состоящую из двух частей: внешнего корпуса 5 и внутреннего корпуса 6, выполненных с возможностью частично вставляться друг в друга в собранном состоянии и смещаться относительно друг друга во время активации заявляемого автоматического инъектора (внутренний корпус 6 частично вдвигается во внешний корпус 5).
Внутренний корпус 6 имеет овальные вытянутые отверстия 7, представляющие собой проточки для облегчения веса заявляемого автоматического инъектора. Часть 8 внутреннего корпуса 6 со стороны иглы имеет меньший диаметр. Таким образом в месте соединения этих частей с разным диаметром внутри образуется выступ 9. На конце части 8 имеется отверстие 10 для выхода иглы при срабатывании автоинъектора.
Карпула 1 представляет собой стеклянный цилиндрический контейнер для лекарственного средства необходимой вместимости, на который методом обкатки установлен алюминиевый колпачок 11 с предварительно зафиксированной в нем иглой 12. Игла защищена эластичной оболочкой 13, надетой на алюминиевый колпачок 11. Между колпачком и верхней частью горлышка стеклянного контейнера перед обкаткой устанавливается мембрана 14 для отделения лекарственного средства от иглы. Карпула снабжена пробкой-поршнем 15, выполненной с возможностью скольжения - перемещения под воздействием штока-толкателя. Пробка-поршень 15 устанавливается после наполнения карпулы лекарственным средством.
Карпула 1 размещается в дополнительной втулке 16, расположенной во внутреннем корпусе 6 автоинъектора, в которой удерживается за счет сил трения при плотной посадке. У торца втулки 16 со стороны пробки-поршня 15 карпулы 1 размещена внутренняя втулка 17, имеющая на одном конце бортик 18. Бортик 18 торцевой своей частью упирается в торец втулки 16 с размещенной в ней карпулой 1. С другой стороны в бортик 18 внутренней втулки 17 упирается одним своим концом внешняя пружина 4, надетая на внутреннюю втулку 17. Внешняя пружина 4 снаружи ограничивается внешней втулкой 19 и вторым своим концом эта пружина упирается в дно внешней втулки 19.
Шток-толкатель 2 выполнен из металла, предпочтительно пружинной стали, и представляет собой цилиндрический шток с утолщением 20 на конце со стороны, обращенной к пробке-поршню 15 карпулы 1, и имеет кольцеобразный выступ 21 для проталкивания пробки-поршня 15. В пробке-поршне 15 с внешней стороны имеется фигурный вырез под утолщение 20 на конце штока-толкателя 2.
На втором конце штока-толкателя 2 размещен фиксирующий механизм, который представляет собой упругие пластины 22 с наружными выступами 23 на концах -плечиками, находящимися в зацеплении с шайбой 24. Обе втулки (внутренняя 17 и внешняя 19) имеют на дне по центру соответственные отверстия 25 и 26 для свободного прохода - перемещения фиксирующих пластин 22 при срабатывании заявляемого автоматического инъектора. Шайба 24 размещена на дне внешней втулки 19. Шайба 24 имеет меньший диаметр отверстия, чем диаметр отверстия внешней втулки 19 - для зацепления выступов 23.
На конце заявляемого автоматического инъектора размещена крышка 27 с отверстием 28 в центре. Крышка 27 внутри по центру снабжена вставкой 29 с отверстием в форме расширяющегося вовнутрь усеченного конуса.
Предохранительный штифт 30 вставляется через отверстие в центре крышки 27 внутрь механизма фиксации в центр между упругими пластинами 22. Предохранительный штифт 30 выполнен из металла в форме цилиндра с резьбой на одном конце и кольцевой проточкой на другом конце для фиксации в зацепном механизме. Предохранительный штифт 30 соединен с частью пластины 31, которая располагается снаружи на крышке 27. Вторая часть пластины 31, имеющая ребристую поверхность 32, загнута и размещена вдоль внешнего корпуса 5 - она предназначена для снятия блокировки. Ребристая пластина 32 сдвигается вдоль внешнего корпуса 5 по выполненному на корпусе соответственному пазу 33 (фиг. 3).
Внутренний корпус 6 соединен с внешней втулкой 19 при помощи резьбы. Часть внешнего корпуса со стороны крышки 27 выполнена с утолщением внутри и образует упор 34, причем снаружи на внешней втулке 19 выполнено стопорное кольцо 35 для ограничения смещения внутреннего корпуса 6 по зазору 36, образованному между внешней втулкой 19 и внешним корпусом 5, до упора 34.
В положении «при хранении» (фиг. 1) внутренняя пружина 3 и внешняя пружина 4 находятся в сжатом состоянии. Ребристая часть 32 предохранительной пластины 31 установлена вдоль оси корпуса. Фиксация пружин в таком состоянии осуществляется за счет упругих пластин 22 штока-толкателя 2, находящихся в зацеплении с шайбой 24: прогибающиеся вовнутрь пластины 22 защелкиваются за шайбу 24 своими выступами 23 в положении фиксации. Выходу штока-толкателя 2 из зацепления с шайбой 24 препятствует предохранительный штифт 30.
Введение лекарственного средства при помощи заявляемого автоматического инъектора происходит следующим образом (фиг. 1 и 3).
Для срабатывания автоинъектора снимают предохранитель, сдвинув его вдоль оси корпуса в противоположную от иглы сторону, нажимая большим пальцем руки на ребристую пластину 32. Затем захватывают автоиньектор рукой за внешний корпус 5 и прижимают к месту инъекции: надавливают торцом внутреннего корпуса 6, противоположным предохранителю, на место инъекции. В процессе надавливания происходит сдвиг внешнего корпуса 5 относительно внутреннего корпуса 6 пока стопорное кольцо 35 не упрется в упор 34. При этом смещении выступы 23 на пластинах 22 штока-толкателя 2 выходят из зацепления и размещаются в сужающемся к торцу автоинъектора отверстии вставки 29 в форме усеченного конуса. Конус сближает выступы 23.
Начинается упругое разжимание внешней пружины 4, которая сдерживалась в сжатом состоянии пока выступы 23 были зацеплены за шайбу 24. Под действием силы разжимающейся пружины 4, которая давит на бортик 18 внутренней втулки 17, происходит перемещение втулки 16 с размещенной в ней карпулой 1 во внутреннем корпусе 6. При этом (фиг. 3) происходит прорыв защитной оболочки 13 и выдвижение иглы 12 из внутреннего корпуса 6 через отверстие 10. Защитная оболочка 13 при полном выдвижении иглы 12 сминается и частично амортизирует ударную нагрузку, действующую на карпулу 1 при столкновении втулки 16 с внутренним корпусом 6. Перемещение карпулы 1 будет происходить, пока втулка 16 не упрется в выступ 9 внутреннего корпуса 6. При этом втулка 16 выполняет основную амортизирующую роль в отношении размещенной в ней карпулы 1. Внутренний выступ 9, образующийся во внутреннем корпусе 6 на стыке частей с разным диаметром, служит средством остановки перемещения втулки 16 и размещенной в ней карпулы 1 при срабатывании автоинъектора.
Кроме того, после срабатывания внешней пружины 4, которая давит на бортик 18 внутренней втулки 17, происходит перемещение внутренней втулки 17 и, соответственно, высвобождение внутренней пружины 3. Разжимающаяся внутренняя пружина 3 давит на кольцо 21 штока-толкателя 2, перемещая его в сторону карпулы 1. В свою очередь, шток-толкатель 2 своим утолщением 20 давит на пробку-поршень 15 карпулы 1. При этом (фиг. 4) внутри карпулы 1 создается давление, которое прогибает мембрану 14, в результате чего происходит ее прокалывание иглой 12 и разрыв. Пробка-поршень 15 вытесняет лекарственное средство через иглу 12 и оно изливается из карпулы 1 наружу (в место инъекции). Таким образом производится инъекция.
Заявляемый автоматический инъектор надежно обеспечивает гарантированное введение лекарственного средства на заданную глубину за счет энергии двух сжатых пружин. Под действием внешней пружины 4 приводится в движение втулка 16 с размещенной в ней карпулой 1 во внутреннем корпусе 6, обеспечивается выход иглы 12 из корпуса и проникновение в мышечную ткань на заданную глубину. При разжимании внешней пружины 4 освобождается внутренняя пружина 3. Под действием внутренней пружины 3 шток-толкатель 2 давит и перемещает пробку-поршень 15 карпулы 1, способствуя излитию лекарственного средства.
Таким образом, в заявляемом автоматическом инъекторе пружина, которая начинает функционировать первой, обеспечивает проникновение иглы в мышечную ткань и освобождает вторую пружину, которая, в свою очередь, обеспечивает излитие лекарственного средства. Технический результат связан с тем, что введение жидкого лекарственного средства из карпулы происходит после того, как игла полностью выйдет из автоинъектора. В отличие от автоинъектора-прототипа, имеющего только одну пружину, которая действует на пробку-поршень карпулы и одновременно смещает и карпулу. При использовании автоинъектора-прототипа лекарственное средство может излиться преждевременно и не внутримышечно, или может быть введена неполная доза.
К существенным достоинствам заявляемого автоматического инъектора также следует отнести его компактность, так как в состоянии при хранении две пружины вставлены одна в другую. Все отмеченные преимущества особенно актуальны для применения в военном здравоохранении и медицине катастроф.
Проведенные испытания позволили экспериментально установить, что заявляемый автоматический инъектор может быть использован для введения жидких лекарственных средств различной вязкости в мышечную ткань непосредственно или через одежду, выполненную из материалов различной плотности.
В процессе испытаний заявляемым автоматическим инъектором были проведены модельные инъекции в аналог мышечной ткани (силикон) через войлок толщиной 15 мм (по ГОСТ 6418-81), при этом игла не деформировалась, а лекарственное средство изливалось в требуемом объеме.
Таким образом, заявляемый автоматический инъектор расширяет крайне незначительный арсенал подобных отечественных средств для военного здравоохранения и медицины катастроф, может быть применен в индивидуальных аптечках специалистов МЧС, сотрудников силовых структур, гражданского населения для использования при оказании скорой медицинской само- и взаимопомощи в случаях возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с отравлениями нервно-паралитическими агентами (террористические акты, аварии на химических производствах и т.п.), а также гражданского здравоохранения при необходимости введения противоаллергических лекарственных средств. Его применение позволяет существенно ускорить оказание медицинской помощи.