УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНЪЕКЦИИ ЛЕКАРСТВ

Устройство для инъекции лекарств
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для инъекции лекарств. Устройство для инъекции жидких лекарств содержит корпус, на переднем торце которого находится отверстие для выхода иглы; полость внутри корпуса с держателем для установки шприца 2, 3 или 5 мл., в зависимости от выбранного держателя. После того, как шприц, наполненный лекарством (предлагаемый инъектор совместим со стандартными общедоступными шприцами), помещен в корпус, настраивается требуемая глубина введения иглы (например, механическим или электромеханическим упором), скорость введения лекарства (например, подстроечным резистором), закрывается крышка. После чего инъектор необходимо прижать к коже до момента замыкания концевого выключателя или сенсора, расположенного на переднем торце корпуса устройства - защитный механизм от случайного нажатия и гарантия правильности постановки укола (направление движения шприца при вводе иглы должно быть перпендикулярно к коже).
По нажатию кнопки, включается электромотор, который через реечную передачу приводит в движение держатель со шприцем, тем самым выполняя ввод иглы в мышцу. Держатель, завершив свой ход, нажимает на концевой выключатель: первый двигатель останавливается и включается второй двигатель - толкателя поршня шприца. При полном введении лекарства, толкатель отводится на безопасное расстояние, после чего происходит быстрый отвод шприца с иглой в начальное положение. Следует звуковой сигнал о завершении инъекции.
Область техники
Полезная модель относится к устройствам для инъекции лекарств (далее по тексту "инъекционные устройства") и способам инъекции лекарств в ткани тела.
Предпосылки создания полезной модели
Самостоятельное выполнение подкожной инъекции лекарства является непростой задачей для многих людей. Некоторые люди испытывают неприятные чувства при виде иглы, вводимой в ткани тела. В результате многие лица, состояние здоровья которых требует выполнения периодических инъекций, или же в случае возникновения экстренной необходимости произвести инъекцию самому себе или другому лицу или животному, испытывают неуверенность, и в некоторых случаях могут себя плохо почувствовать или даже потерять сознание. По меньшей мере часть воздействия на нервную систему определяется видом иглы, вводимой в ткани тела. Кроме того, на человека, которому приходится самостоятельно выполнять инъекцию, сильно действует также само действие прокалывания кожи иглой шприца. Эти впечатления настолько сильны для некоторых людей, что они просто отказываются делать инъекции себе, другим людям или животным. Использование инъектора гарантирует правильность постановки укола, а высокая скорость введения иглы значительно снижает болезненные ощущения.
Таким образом, существует потребность в устройстве, которое осуществляет автоматическую инъекцию лекарства, при которой человек не видит прокалывания кожи иглой, и ему не нужно прикладывать ощутимого усилия для прокалывания кожи иглой и ввода лекарственного средства нуждающемуся пациенту. Помимо этого, инъектор позволяет поставить укол одной рукой - левой или правой.
Ранее уже были разработаны такие автоматические устройства для выполнения инъекций. Такие устройства могут использоваться для введения лекарства самому себе или другим. Механизмы, находящиеся внутри устройства, автоматически вводят иглу и подают лекарство в ткани. Многие такие автоматические инъекционные устройства являются одноразовыми, хотя в некоторых из них обеспечивается замена гиподермальных картриджей, в состав которых входит ампула с одной фиксированной иглой, полость которой сообщается с ампулой, содержащей лекарственное средство.
Подобное решение описано в патенте на изобретение №2585693 с датой приоритета 6 октября 2011 года, патентообладатель САНОФИ-АВЕНТИС ДОЙЧЛАНД ГМБХ (DE), которое выбрано авторами в качестве наиболее близкого аналога. Изобретение относится к медицинской технике, а именно к автоинъектору для введения лекарственного средства и способу работы с ним. Автоинъектор содержит трубчатый каркас, содержащий шприц с полой иглой и заглушку для герметизации шприца и перемещения лекарственного средства, приводную пружину, регулирующую пружину, средство приведения в действие. Причем каркас имеет дистальный конец и проксимальный конец с отверстием, предназначенный для прикладывания вплотную к месту инъекции, где шприц скользит относительно каркаса. Приводная пружина способна приводить в движение шприц для доставки дозы лекарственного средства. Регулирующая пружина способна толкать иглу из закрытого положения внутри каркаса в выдвинутое положение через отверстие и за проксимальный конец для введения иглы, и продвигать каркас поверх иглы после, по меньшей мере, частичной доставки лекарственного средства. Средство приведения в действие блокирует приводную и регулирующую пружины в сжатом состоянии до момента работы в ручном режиме и при работе в ручном режиме высвобождает регулирующую и/или приводную пружины для инъекции, где подузел держателя, содержащий трубчатый держатель, расположен в каркасе с возможностью скольжения. Причем держатель содержит шприц, приводную пружину и плунжер для передачи нагрузки приводной пружины заглушке. Шприц блокируется для совместного продольного перемещения с держателем. Регулирующая пружина выполнена с возможностью соединения с держателем посредством первого средства блокировки для введения иглы, и средство приведения в действие содержит вторые средства блокировки, выполненные с возможностью высвобождения приводной пружины, когда держатель, по меньшей мере, почти достиг глубины инъекции. Регулирующая пружина представляет собой одиночную пружину, а первые средства блокировки выполнены с возможностью отсоединения регулирующей пружины от держателя и сцепления их с каркасом для продвижения его поверх иглы в безопасное положение для иглы.
Также существует потребность в автоматическом инъекционном устройстве, в котором могут устанавливаться инъекционные картриджи с двумя иглами, причем иглы направлены в противоположные стороны и закреплены с возможностью их поступательного перемещения на втулке, установленной на ампуле с лекарственным средством. Одна из игл, направленная назад, находится напротив прокалываемой части ампулы, так что при приведении механизма шприца в действие задняя игла прокалывает ампулу, и лекарственное средство может поступать из нее в переднюю иглу. Для обеспечения максимальной эффективности такая операция должна выполняться автоматическим инъекционным устройством.
Еще одно требование к автоматическому инъекционному устройству: в нем должна обеспечиваться регулировка глубины проникновения иглы для поверхностного, подкожного, внутримышечного и более глубокого введения лекарства. Глубина варьируется в зависимости от состояния пациента и/или от лекарственного средства, которое должно вводиться. Выполнение этого требования к автоматическому инъекционному устройству обеспечивает возможность пользования им лицами, которые не имеют представления о глубине проникновения иглы при постановке укола.
Также существует потребность в автоматических инъекционных устройствах, в которых можно заменять обычные ампулы для обеспечения введения нескольких доз лекарства. В таких инъекционных устройствах обеспечивается извлечение ампул и их замена и повторное использование механизма устройства. В другом режиме использования первая доза вводится из одной ампулы, и затем инъекционное устройство быстро устанавливается в режим второй инъекции из этой же ампулы, затем третьей и т.д.
Другой насущной потребностью является возможность извлечения модуля шприца из инъекционного устройства. Эта возможность необходима при неисправности инъекционного устройства или же в случае необходимости немедленного введения второй или следующей дозы.
Техническим результатом полезной модели является создание простого в использовании, автоматического, подходящего под все типоразмеры шприцов, исключающего ошибки в постановке инъекции, инъектора.
Большая часть или все указанные требования, а также другие требования выполняются в различных вариантах осуществления настоящей полезной модели, описание которого приводится ниже.
Предпочтительные варианты осуществления полезной модели
Общее описание инъекционного устройства
Предлагаемое в полезной модели перезагружаемое внутримышечное инъекционное устройство содержит цилиндрический корпус или корпус любой другой формы (далее по тексту "корпус") с передней частью и с отверстием или проходом для выходящей иглы. Возможна реализация крышки без переднего торца, или же крышка может отсутствовать вовсе. Инъектор имеет в себе полость с держателем шприца. Полость устроена так, чтобы в ней размещался шприц с возможностью его перемещении в направлении к переднему торцу и в обратном направлении. Кончик иглы сориентирован таким образом, чтобы проходить через проход для иглы.
Толкатель шприца снабжен контактным элементом, который может перемещаться в направлении передней части. Также устройство снабжено регулятором глубины проникновения иглы или другим регулирующим устройством. Регулятор глубины проникновения иглы включает упорную поверхность, которая вступает во взаимодействие с узлом каретки с закрепленным держателем шприца, в частности с ее заплечиком, торцом или другим подходящим конструктивным элементом. Глубина введения может быть обеспечена посредством самостопорящейся передачи или механического упора. Также скорость введения лекарства регулируется подстроечным резистором или другим устройством.
Корпус инъектора
Корпус представляет конструкцию, в которой формируется приемная полость между задней частью и передней частью. Корпус может иметь откидную крышку инъекционного устройства и кнопку, запускающую процесс инъекции. На передней части корпуса инъекционного устройства установлен индикатор прижатия к телу. Корпус может быть сформирован из пластмассы или другого материала, допустимого для использования в медицинских устройствах и имеющего соответствующую прочность.
Приводным элементом держателя шприца является электродвигатель, устанавливающийся внутри корпуса инъектора и путем реечной или другой передачи или их комбинаций, приводит в движение каретку со шприцем. Управление электродвигателем или электродвигателями осуществляется с помощью платы управления, сигналом начала работы которой служит срабатывание датчика прижатия к коже и нажатие кнопки пуска пользователем.
Для установки шприца используется откидная крышка, обеспечивающая доступ в полость инъекционного устройства, с возможностью быстрой замены шприца без возможности установить его неверно (в противном случае крышка не закроется). Помимо этого, крышка снабжена сенсором с датчиком открытия/закрытия для минимизации вероятности повторного укола тем же шприцем.
Толкатель поршня шприца
Держатель, завершив свой ход, нажимает на концевой выключатель каретки: первый электродвигатель останавливается и включается второй электродвигатель -толкателя поршня шприца. При полном введении лекарства, толкатель отводится на безопасное расстояние, после чего происходит быстрый отвод шприца с иглой в начальное положение.
Вариантами передачи движения на каретку и толкатель поршня шприца, помимо реечной передачи, является пружина, которая сжата, когда инъектор находится во взведенном состоянии, т.е. прижат к коже, но не нажата кнопка пуска. Толкающая поршень шприца пружина предпочтительно направляется и удерживается внутри корпуса с помощью направляющего элемента пружины. Направляющая гильза имеет трубчатую форму, и толкающая пружина может перемещаться внутри трубчатой направляющей гильзы, причем части пружины могут скользить в гильзе. Также могут использоваться и другие конструкции.
Кроме того, вариантом передачи движения на каретку и поршень шприца может быть винтовая передача. Сила давления, передаваемая на поршень шприца направляется и удерживается с помощью крутящего момента винта. Начало движения винта обуславливается нажатием кнопки после срабатывания индикатора прижатия к коже, во избежание ложных срабатываний. Кроме винтовой и реечной, может использоваться червячная, зубчатая, цилиндрическая, коническая передачи, рычажный, кулисный механизм либо комбинации вышеперечисленных кинематических передач.
Также вариантом передачи движения на каретку и поршень шприца может быть кривошипно-шатунный механизм.
Также вариантом передачи движения на держатель шприца может быть использование явления электромагнитной индукции, при котором сила движения на каретку передается путем движения проводника в магнитном поле.
Вариантами двигателей могут быть пневмо- и гидроцилиндры, двигатели постоянного и переменного тока, также у держателя и толкателя могут быть отдельные двигатели, а может быть один, например, для пневмо- или гидроцилиндрового двигателя может быть использован один телескопический цилиндр и одна помпа, где вторая ступень цилиндра выдвигается при достижении кареткой конечного положения.
Варианты выключения работы двигателей
Держатель, завершив свой ход, инициированный первым двигателем, нажимает на концевой выключатель каретки, что является условием включения электродвигателя толкателя поршня шприца. Одним из вариантов начала работы первого и второго двигателя, помимо концевого выключателя, является датчик Холла, выключающий первый двигатель как только каретка закончила свой ход. Второй двигатель выключается при окончании введения лекарства. Магнит установлен в корпусе инъектора таким образом, чтобы независимо от размеров установленного в инъекторе шприца выключение происходило по окончанию хода каретки.
Также в качестве привода может использоваться шаговый двигатель, в этом случае будет известно положение каретки и толкателя и отпадает необходимость применения концевых датчиков.
Для определения фактического положения каретки и толкателя может использоваться энкодер. Одним из вариантов определения конечного положения шприца и/или толкателя является оптический датчик.
Оптопара, встроенная в каретку может быть использована в качестве сигнала начала работы для первого двигателя. Поэтапно закрытие откидной крышки инъектора, сигнал датчика прижатия к коже и нажатие кнопки пуска работы является сигналом начала работы первого электродвигателя.
Глубина ввода иглы
Глубина проникновения иглы в соответствии с настоящей полезной моделью определяется регулятором - подвижным упором, установленным внутри корпуса инъектора либо на держателе, где двигатель с винтовой или реечной передачей подходит к указанному упору либо используется ручной механизм, представляющий собой насадку на передний конец инъектора с шагом по меньшей мере 1 мм. Регулятор глубины проникновения останавливает каретку при достижении иглой заданной глубины. В результате отпадает необходимость оценки глубины проникновения пользователем. С использованием регулятора проникновения иглы можно выбрать необходимое инъекционное устройство или отрегулировать его так, чтобы игла проникала на строго заданную глубину, причем осуществляется это автоматически. Регулировка предпочтительно осуществляется с использованием втулки, пружины или другого элемента регулирования глубины проникновения иглы.
При масляных инъекциях требуется ступенчатое отведение иглы. Для этого слева и справа от рейки на каретке укреплены шкалы с миллиметровыми делениями. По этим шкалам можно установить смещение рейки по меньшей мере 1 мм в ту или другую сторону в направлении, перпендикулярном к направляющим каретки.
Регулирование скорости введения лекарства осуществляется посредством электронной регулировки напряжения, подаваемого на двигатель. Также вариантом регулировки скорости введения лекарства может быть длительность импульсов тока, подаваемых на двигатель. Электронная регулировка происходит посредством преобразователя частоты оборота двигателя и зависит от силы нажатия пусковой кнопки инъектора. Также регулировка может происходить посредством отдельного регулятора.
Сохранение и управление данными
Современные тенденции требуют от устройств возможности управления с персонального смартфона посредством мобильного приложения по bluetooth или wi-fi. С помощью мобильных устройств могут дистанционно настраиваться скорость введения лекарства, глубина ввода иглы, напоминание о необходимости проведения инъекции, а также осуществляться хранение всей полученной информации о фактах постановки уколов.
Также в заявленном инъекторе предусмотрена персонализация устройства посредством установки на кнопку пуска датчика отпечатка пальца или запоминание конкретного мобильного устройства.