СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИНЪЕКЦИИ ЯИЦ
SYSTEM OF SUBSTANCE DISTRIBUTION FOR EGG INJECTION DEVICE

Настоящее изобретение относится к системе для распределения дозированных количеств лекарственного вещества во множество устройств для инъекции вещества во множество яиц, в частности птичьих яиц, и к инъекционному устройству, оборудованному подобной распределительной системой.
Известны инъекторы для непосредственного введения в яйца лекарственных веществ, таких как вакцины, антибиотики или витамины, чтобы ограничить уровень смертности или усилить рост эмбрионов. Подобные устройства обычно содержат инъекционную головку, включающую множество инъекторов для введения вещества во множество яиц, при этом инъекторы движутся вертикально над конвейером для транспортировки яиц, подлежащих обработке, и систему для распределения вещества, подлежащего впрыску, для распределения дозированных количеств вещества в указанные инъекторы.
Например, в патенте США 5941696 была предложена распределительная система, состоящая из перистальтического насоса и гибких трубок, индивидуально питающих инъекторы. Ротор насоса оборудован роликами, которые постепенно сжимают трубки для вытеснения вещества в направлении инъекторов. Данный тип насоса гарантирует хорошую точность доставляемого количества вещества. Однако гибкие трубки подвергаются сильному давлению и их необходимо регулярно менять. Кроме того, данный тип насоса требует пучок трубок значительной длины. Фактически для каждого инъектора, между источником вещества и инъектором, необходимо устанавливать трубку, проходящую через насос, помещенный на расстоянии от инъекционной головки. Более того, данный тип насоса не подходит для определенных видов вакцин, в особенности для вакцин с живыми клетками. В самом деле, насос имеет тенденцию разрушать часть живых клеток в процессе сдавливания трубок и тем самым значительно снижает эффективность вакцины.
Были также предложены распределительные системы, содержащие индивидуальный микронасос для каждого инъектора. Данные системы показывают себя как громоздкие, очень дорогие и требуют существенного и осторожного обслуживания, чтобы гарантировать правильную работу всех инъекторов.
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить систему распределения веществ, преодолевающую по меньшей мере частично упомянутые выше недостатки, которая имеет простую конструкцию и применение.
С учетом поставленных задач настоящее изобретение предлагает распределительную систему для распределения дозированных количеств лекарственного вещества во множество инъекторов устройства для инъекции яиц, отличающаяся тем, что она включает:
- по меньшей мере один шприцевой насос, содержащий корпус шприца, образующий камеру, предназначенную для приема вещества, имеющую на своем периферическом конце выходное отверстие, и поршень, с возможностью скольжения установленный в указанной камере, и исполнительное средство, способное автоматически приводить в действие указанный поршень для выдачи вещества из камеры через выходное отверстие,
- выдачную трубку, соединенную с выходным отверстием,
- питающие трубки, соединенные параллельно через первый конец с указанной выдачной трубкой посредством клапанной системы, причем каждая питающая трубка выполнена с возможностью соединения через свой второй конец по меньшей мере с одним инъектором, предпочтительно с единственным инъектором, и
- средство управления, способное управлять указанным исполнительным средством и указанной клапанной системой, чтобы распределять дозированные количества вещества, содержащиеся в камере, через питающие трубки в инъекторы.
Согласно изобретению, распределительная система включает шприцевой насос для питания нескольких инъекторов посредством предоставления нескольких питающих трубок, соединенных посредством клапанной системы с выдачной трубкой шприца. Данная распределительная система требует трубки небольшой длины, механически задействуемые в незначительной степени. Кроме того, подобный насос подходит для распределения всех типов веществ, в особенности живых вакцин.
Согласно одной особенности, клапанная система выполнена с возможностью индивидуального установления сообщения каждой питающей трубки по текучей среде с выдачной трубкой. Распределительная система тем самым предоставляет возможность независимого регулирования впрыскиваемого количества вещества для каждого яйца, например в зависимости от его размера, и/или не впрыскивания какого-либо вещества, когда инъектор сталкивается с пустой ячейкой или яйцом, которое не должно обрабатываться, таким как неоплодотворенное яйцо или, например, неживое яйцо. Таким образом, согласно одной особенности, средство управления способно управлять исполнительным средством и клапанной системой, чтобы независимо запитывать питающие трубки либо идентичными, либо разными дозированными количествами, в зависимости от характеристики (характеристик) каждого яйца (как, например, размер, неоплодотворенное или оплодотворенное яйцо, либо живое, либо неживое), и/или в зависимости от присутствия яйца или нет. В случае отсутствия яйца или неоплодотворенного или неживого яйца под инъектором количество вещества, доставляемого в указанный инъектор, равно нулю.
Предпочтительно, средство управления способно управлять клапанной системой, а затем и исполнительным средством, чтобы последовательно запитывать каждую питающую трубку с целью избежать избыточного давления вещества в выдачной трубке.
Согласно одному варианту осуществления, клапанная система включает двухпутевой микроклапан, предпочтительно электромагнитный клапан, для каждой питающей трубки, при этом каждый микроклапан соединен через первое отверстие с выдачной трубкой посредством промежуточной перепускной трубки, а через свое второе отверстие - с питающей трубкой, при этом открывание и закрывание каждого микроклапана индивидуально управляется средством управления.
Согласно одному варианту осуществления, корпус шприца имеет на своем периферическом конце наполняющее отверстие, к которому присоединена наполняющая трубка, оборудованная клапанной системой, например двухпутевым микроклапаном и, в частности, электромагнитным клапаном, причем указанная клапанная система выполнена с возможностью соединения с источником вещества, закрывание и открывание которого управляется средством управления, а указанное исполнительное средство способно автоматически приводить в действие указанный поршень для всасывания вещества через впускное отверстие таким образом, что шприц может перезагружаться веществом автоматически.
Согласно одному варианту осуществления, исполнительное средство представляет собой тип толкателя для шприца и содержит шаговый двигатель, установленный на основании, причем указанный двигатель способен, предпочтительно посредством редукционного механизма, приводить во вращение червяк, к которому непосредственно или опосредованно присоединен конец поршневого штока, прочно прикрепленного к указанному поршню таким образом, что вращение червяка вызывает поступательное перемещение поршневого штока, при этом корпус шприца установлен на указанное основание, причем указанный двигатель управляется средством управления. Имея подобный двигатель, существует возможность обеспечить распределение точных доз вещества, доз, которые можно легко регулировать для каждого инъектора, на каждом распределительном цикле.
Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства для инъекции яиц, содержащее инъекционную головку, которая включает множество инъекторов для введения вещества во множество яиц, отличающееся тем, что оно включает по меньшей мере одну распределительную систему, которая описана ранее, для распределения дозированных количеств вещества в указанные инъекторы. Предпочтительно, каждая питающая трубка соединена с одним инъектором. Согласно одному варианту осуществления, устройство включает несколько распределительных систем, например, 4 распределительные системы, каждая из которых индивидуально запитывает 20 инъекторов, причем указанное устройство, например, предусматривает лотки для обработки на 150 яиц. Распределительные системы, предпочтительно, устанавливают на фиксированную раму устройства впрыска, несущую инъекционную головку и предназначенную для расположения над конвейером для транспортировки яиц. Согласно одной особенности, средство управления способно управлять исполнительным средством и клапанной системой с возможностью независимого запитывания инъекторов либо идентичными, либо разными дозированными количествами вещества, регулируемыми для каждого инъектора, в зависимости от характеристики (характеристик) каждого яйца, находящегося под указанным инъектором, и/или от присутствия яйца, подвергаемого впрыску, или нет под указанным инъектором, причем указанное устройство оборудовано или соединено с системой получения характеристик яиц и/или обнаружения присутствия яиц, доставляющей характеризующую информацию и/или информацию о присутствии яиц в устройство впрыска.
Изобретение будет лучше понятно, и другие цели, подробности, характеристики и преимущества станут более четко понятными в процессе подробного пояснительного описания, которое следует далее, предпочтительного в настоящий момент конкретного варианта осуществления изобретения, со ссылкой на прилагаемый схематичный чертеж, на котором единственная фигура иллюстрирует схематичное изображение распределительной системы для инъекционного устройства.
Распределительная система включает шприцевой насос 1 или поршневой объемный насос типа шприц-толкатель, содержащий шприц 10 и толкатель 20 в качестве средства приведения в действие всасывающего и выгружающего поршня шприца.
Шприц 10 включает корпус шприца 11 с закрытым периферическим концом 11a и открытым внутренним концом 11b. Корпус шприца ограничивает цилиндрическую камеру 12, в которой с возможностью скольжения установлен всасывающий и выгружающий поршень 13. Цилиндрический корпус имеет на своем периферическом конце выходное отверстие 14 и впускное отверстие 15. Поршень соединен с поршневым штоком 16, который проходит через открытый периферический конец, а свободный конец которого взаимодействует с толкателем 20 для перемещения поршня в камере, либо в сторону внутреннего конца в так называемом направлении выгрузки, или в сторону периферического конца в так называемом направлении всасывания.
Толкатель включает основание 21, на котором прочно установлен корпус шприца. В настоящем варианте осуществления приведение в действие поршневого штока достигается посредством двигателя, предпочтительно шагового двигателя 22, оборудованного редукционным механизмом 27, способным приводить в движение в обоих направлениях червяк 23, на котором промежуточный шток 24 установлен таким образом, что вращение винта вызывает поступательное перемещение промежуточного штока. Двигатель 22, связанный с червяком 23, схематично показан на чертеже. Червяк 23 смонтирован в основании под корпусом шприца, промежуточный шток 24 способен совершать поступательное перемещение в углублении основания. Его свободный конец выдвигается за пределы задней стороны 21a основания и прикрепляется посредством соединительной детали 25 к свободному концу поршневого штока. Для лучшего направления при поступательном движении промежуточного штока 24 соединительная деталь несет два направляющих штока 26, которые располагаются параллельно на каждой стороне промежуточного штока и которые скользят в сопряженных углублениях основания.
Двигатель управляется посредством блока управления 3 распределительной системы, как схематично показано посредством линии управления 31.
1
n
Распределительная система, кроме того, включает выдачную трубку 4, соединенную с выходным отверстием 14 корпуса шприца, и множество питающих трубок 5, соединенных параллельно с выдачной трубкой 4 посредством клапанной системы 6. В настоящем варианте осуществления клапанная система включает несколько электромагнитных двухпутевых микроклапанов 61, так называемых распределительных электромагнитных клапанов, обозначенных с 61 по 61, причем каждый электромагнитный клапан имеет первое отверстие 61a, соединенное с питающей трубкой 4 через промежуточную перепускную трубку 62, а его второе отверстие соединено с питающей трубкой 5. Управление открыванием и закрыванием каждого распределительного электромагнитного клапана происходит посредством блока управления 3, как схематично показано посредством линии управления 32. Питающие трубки 5 соединены на своих концах с инъекторами инъекционной головки устройства впрыска. Каждая питающая трубка может подавать вещество только в один инъектор головки. С целью упрощения на чертеже был показан единственный инъектор 8. Инъектор в частности включает корпус 81 инъектора и иглу 82 инъектора, которую устанавливают на указанный корпус инъектора и которая сообщается с впускным отверстием 83 указанного корпуса, к которому подсоединена питающая трубка 5 для запитывания иглы веществом, подлежащим впрыскиванию.
Распределительная система, кроме того, включает источник вещества 8, соединенный с наполняющим отверстием 15 через наполняющую трубку 81 и клапанную систему 82, образованную посредством электромагнитного двухпутевого микроклапана, так называемого наполняющего электромагнитного клапана. Наполняющая трубка соединена с наполняющим отверстием и с первым отверстием 82a наполняющего электромагнитного клапана, при этом источник 8, как, например, упаковка для вакцины, соединен со вторым отверстием 82b. Управление открыванием и закрыванием наполняющего электромагнитного клапана происходит посредством блока управления 3, как показано посредством линии управления 33.
В качестве примера распределительная система включает двадцать питающих трубок 5, индивидуально соединенных с выдачной трубкой 4 через индивидуальный распределительный электромагнитный клапан с одной стороны и с инъектором 8 устройства впрыска с другой стороны.
Устройство впрыска (не показано) обычно включает фиксированную раму, расположенную над конвейером для транспортировки яиц, подлежащих обработке, причем яйца помещают в ячейки лотков, так называемых инкубационных лотков. Инъекционную головку устанавливают на фиксированную раму. Инъекторы головки располагаются над конвейером для транспортировки яиц, подлежащих обработке, с вертикальным передвижением между поднятым положением и положением для впрыскивания, в котором иглы могут впрыскивать вещество в яйца, при этом каждый инъектор выполнен с возможностью оборудования своей собственной системой перемещения. Устройство впрыска включает главную систему управления, управляющую перемещением инъекторов между обоими положениями, а также блок управления 3 распределительной системы, причем последний может быть объединен с главной системой управления устройства впрыска.
Распределительную систему можно непосредственно устанавливать на фиксированную раму инъекционной головки. В качестве примера, инъекционная головка включает 80 инъекторов, а 4 распределительные системы установлены на раму устройства впрыска, при этом каждая распределительная система индивидуально запитывает 20 инъекторов. Каждая распределительная система включает, как описано ранее, свой собственный источник вещества для наполнения своего шприца. Альтернативно, для 4 распределительных систем может быть предоставлен единственный источник, при этом указанный источник, например, соединяют параллельно со вторыми отверстиями 82b наполняющих электромагнитных клапанов.
Теперь будет произведено описание работы распределительной системы.
1
1
1
2
n
Когда инъекторы, связанные с распределительной системой, находятся в нижнем положении для впрыскивания, блок управления запускает цикл распределения, например, при получении команды распределения, передаваемой главной системой управления. Поскольку наполняющий электромагнитный клапан, а также все распределительные электромагнитные клапаны находятся в закрытом положении, блок управления дает команду открыть первый распределительный электромагнитный клапан 61, а затем дает команду двигателю 22, чтобы доставить дозу вещества, содержащуюся в камере, в инъектор, соединенный с указанным электромагнитным клапаном 61 через питающую трубку 5. Блок управления передает команду, например, посредством линии управления 31, чтобы регулировать поворот двигателя на определенный угол, соответствующий определенной дозе вещества. При остановке двигателя блок управления дает команду закрыть первый электромагнитный клапан 61. Данная последовательность, которая включает открывание электромагнитного клапана, запуск двигателя, остановку двигателя и закрывание электромагнитного клапана, выполняется для второго электромагнитного клапана 61, а затем для каждого электромагнитного клапана до последнего 61. С такой последовательностью избегают какого-либо избыточного давления вещества в выдачной трубке. В качестве примера, распределение дозы, равной приблизительно 50 мкл вещества, на инъектор выполняется в пределах приблизительно 40 мс, т.е. цикл равняется 800 мс для двадцати инъекторов.
Размер камеры шприца подбирают для определенного количества впрыскиваемых доз, известного блоку управления. Когда количество доз, остающихся в камере, недостаточно для выполнения распределительного цикла для всех 20 инъекторов, или для осуществления ряда распределительных циклов, которые должны быть выполнены распределительной системой для обработки лотка, блок управления инициирует цикл подачи, включающий открывание наполняющего электромагнитного клапана 82, всех распределительных электромагнитных клапанов, остающихся в закрытом положении, запуск двигателя, чтобы переместить поршень во всасывающем направлении, для наполнения камеры посредством всасывания вещества, находящегося в упаковке, а, при остановке двигателя, закрывание наполняющего электромагнитного клапана. Блок управления может затем инициировать новые распределительные циклы. Размер камеры подбирают, чтобы обеспечить возможность обработки нескольких последовательных лотков для яиц. Для безопасности датчик отслеживания положения поршня шприца предоставлен, чтобы инициировать цикл наполнения, когда поршень приходит в конец своего хода, рядом с периферическим концом 11a.
Предпочтительно, чтобы оптимизировать расход лекарственного вещества, распределительная система подает вещество только в инъекторы, положение которых соответствует непустой ячейке, содержащей оплодотворенное и живое яйцо. Инкубационные лотки могут содержать "чистые" яйца, т.е. неоплодотворенные яйца и/или "неживые" яйца, т.е. содержащие мертвые эмбрионы, и/или пустые ячейки. Операции для просвечивания яиц можно выполнять до операций впрыскивания, чтобы отделять оплодотворенные и живые яйца от неоплодотворенных и неживых яиц. За такими операциями просвечивания могут следовать операции по удалению неоплодотворенных или неживых яиц из лотков и операция по обнаружению пустых ячеек. Информация, получаемая в процессе таких подготовительных операций, обрабатывается системой управления устройства впрыска, чтобы определять для каждого распределяющего цикла инъекторы, которые необходимо запитывать веществом, и передавать соответствующие команды распределения на блок управления.
i
i
i-1
i-1
i+1
Для распределительного цикла, в котором только один инъектор, соединенный с электромагнитным клапаном 61, сталкивается с пустой ячейкой или неоплодотворенным и/или неживым яйцом, блок управления не выполняет последовательность, описанную ранее для данного электромагнитного клапана 61. Таким образом, после закрывания микроклапана 61, подачи команды двигателю, а затем закрывания микроклапана 61, блок управления подаст команду открывания микроклапана 61.
Согласно одному варианту осуществления, блок управления также способен изменять на каждом распределительном цикле количество вещества, доставляемого в каждый инъектор, в зависимости от одной или более характеристик яиц, находящихся под указанным инъектором, например в зависимости от размера яйца, чтобы приспособить обработку для каждого эмбриона. Перед устройством впрыска может быть предоставлена система обнаружения с камерой, чтобы определять размер яиц, содержащихся в каждой ячейке. В зависимости от размера яйца под инъектором блок управления регулирует время открывания электромагнитного клапана, связанного с указанным инъектором, и количество стадий, выполняемых двигателем, чтобы приспособить доставляемую дозу вещества.
Альтернативно, распределительные электромагнитные двухпутевые клапаны можно заменить одним или несколькими электромагнитными клапанами, каждый из которых содержит впускное отверстие, соединенное с выдачной трубкой, и несколько выпускных отверстий, каждое из которых соединено с инъектором через питающую трубку.
Несмотря на то, что изобретение было описано в привязке к конкретному варианту осуществления, очевидно, что он никоим образом не ограничивает изобретение, и что оно включает все технические эквиваленты описанного средства, а также их комбинации, если последние находятся в объеме прилагаемой формулы изобретения.