Гидравлический безыгольный инъектор
HYDRAULIC NEEDLE-LESS INJECTOR

Изобретение относится к медицинскому оборудованию, используемому в ветеринарии, в частности к гидравлическим безыгольным инъекторам.
В настоящее время на рынке и в практическом применении в животноводстве РФ нет безыгольных инъекторов (БИ), которые по своим техническим характеристикам обеспечивали бы введение внутримышечно лекарственных препаратов с дозами более 0,25 мл и были бы пригодны для массового применения: т.е. компактны, обладали малым весом, не требовали значительных усилий для взведения БИ в рабочее состояние.
Так в настоящее время в РФ в ветеринарии применив безыгольных инъекторов БИ-20, предназначенных для массового внутрикожного введения доз лекарственных препаратов от 0,1 до 0,2 мл, требует усилия для его в рабочее состояние взведения ~12 кГс. Другие имеющиеся на рынке инъекторы ИБВ-02, БИ-7, БИ-7М, БИ1М при несущественном различии в конструктивном исполнении являются аналогами инъектору БИ-20.
Для обеспечения введения доз лекарственных препаратов (ЛП) до 1 мл требуется значительное усилие взведения БИ в рабочее состояние. Величина усилия пропорциональна объему дозы ЛП.
Наиболее близким аналогом является конструкция гидравлического безыгольного инъектора (ГБИ), где усилие пружины во взведенном состоянии составляет ~150 кГс (Авторское свидетельство №373005, МПК А61М 31/00, 12.03.1973). Для его взведения потребовался гидравлический ножной насос, имеющий значительную массу и габариты. Для регулирования глубины проникновения струи ЛП в тело животного в данном ГБИ перед выходным соплом устанавливается сменный жиклер, который в зависимости от требуемой глубины проникновения препарата в тело животного, имеет соответствующие величины проходного сечения.
Недостатком данного технического решения является наличие в рассмотренном ГБИ ножного насоса, соединенного с ним рукавом высокого давления, и имеющего существенные габариты, а так же необходимость разборки-сборки сопловой части ГБИ для смены жиклера под конкретные условия инъекции, что существенно ограничивает его область применения, а для условий животноводческой фирмы - не пригоден.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков ГБИ при сохранении его положительных преимуществ: свести к минимуму физическое усилие по его взведению в рабочее состояние и осуществлять регулирование глубины инъекции без его разборки - сборки.
Данный технический результат достигается с помощью конструкции гидравлического безыгольного инъектора, содержащего корпус, подпружиненный поршень-шток, систему подачи лекарственного препарата, гидромагистраль, а согласно изобретению, подпоршневая полость, образованная корпусом и поршнем, соединена рукавом высокого давления с гидравлической полостью сменного пневмогидроаккумулятора и патрубком для подачи дезинфицирующей жидкости, через двухпозиционный гидрораспределитель. В качестве рабочей жидкости для взведения гидравлического безыгольного инъектора используется дезинфицирующий раствор, который патрубком направляется в место инъекции.
Например, в виде трехходового шарового крана, который во взведенном состоянии инъектора путем, например, поворота рукоятки коммутатора двухпозиционного гидрораспределителя на 90°С соединяет подпоршневую полость инъектора через регулировочный дроссель с атмосферой и одновременно запирает гидравлическую полость сменного пневмогидроаккумулятора.
Конструкция гидравлического безыгольного инъектора поясняется чертежом.
На чертеже изображен ГБИ и вспомогательное оборудование (поз. 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33) для его взведения и регулирования глубины инъекции. Предлагаемый гидравлический безыгольный инъектор содержит корпус 1, в котором установлен поршень-шток 2 с уплотнительным резиновым кольцом 3, поджатый силовыми пружинами 4 и 5. На правом конце поршня-штока 2 имеется кольцевая канавка, выполненная по радиусу шариков 6, которые утопают в сепараторе 7, поджатом гайкой 8. В гайке 8 установлены кнопка 9, удерживающая шарики 6 от выпадения из сепараторов 7, и пружина 10, отжимающая кнопку 9. Гайка 8 с помощью резьбы соединена с подвижной гайкой 11, которая может перемещаться по резьбе в корпусе 1. С гайкой 11 посредством шлицевого соединения сочленена рукоятка 12, в которой установлен рычаг спуска 13. На лицевой конец корпуса 1 с помощью гайки 14 устанавливается головка инъектора, в которой расположены плунжер 15 с уплотнительным резиновым кольцом 16 и втулка 17 с размещенным в ней обратным клапаном 18. На головку навинчивается насадок 19, в котором выполнено инъекционное сопло 20. На левом конце поршня-штока 2 имеется выступ, входящий в защепление с плунжером 15. В верхнем штуцере головки установлены всасывающий обратный клапан 21, фильтрующие сетки 22 и всасывающая магистраль 23, на которую накалывают флакон 24 с пробкой 25. В корпусе 1 предусмотрен штуцер 26 для подвода гидросмеси в подпоршневую полость В перед поршнем-штоком 2. Фильтр 34 исключает загрязнения в подпоршневой полости.
Подпоршневая полость В соединена через штуцер 26, двухпозиционный гидрораспределитель 27, гибкий рукав высокого давления 30, проходной кран 31 со сменным пневмогидроаккумулятором (ПГА) 33. Давление в гидравлической линии, соединяющей ПГА с ГБИ, контролируется манометром 32.
Гидросмесь давит на поршень-шток 2, который, сжимая пружины 4 и 5, перемещается до тех пор, пока шарики 6 не попадут в его кольцевую канавку штока. Под действием пружины 10 кнопка 9 перемещается и конической поверхностью проталкивает шарики 6 в кольцевую канавку поршня-штока 2, запирая их в ней. Одновременно при взведении поршня-штока 2 препарат из флакона 24 по гидромагистрали 26 через обратный клапан 21 и фильтрующие сетки 22 поступает в полость под плунжером 15. Для осуществления инъекции необходимо нажать на рычаг 13, который передает усилие на кнопку 9. Последняя, утопая внутрь корпуса, освобождает шарики 6, вследствие чего шток 2 под действием пружин 4 и 5 и сам, воздействуя на плунжер 15, перемещается влево, создавая давление препарата. Под действием давления обратный клапан 21 закрывается, а обратный клапан 18 пропускает препарат к соплу 20, в результате чего происходит скоростное истечение препарата.
Доза вводимого препарата устанавливается путем перемещения шарикового замка поворотом рукоятки 12 в соответствии со шкалой, нанесенной на корпусе 1.
Для проведения подкожных и внутрикожных инъекций струе необходимо сообщать меньшую энергию, чем при инъекциях внутримышечно.
Взведение ГБИ в рабочее состояние происходит за счет подачи из ПГА 33 гидравлического давления в подпоршневую полость В, образованную поршень-штоком 2 и корпусом 1, заставляя поршень-шток 2, сжимая пружины 4 и 5, перемещаться «вправо» до конечного положения, в котором хвостовик поршень-штока 2 фиксируется шариковым замком (поз. 6, 7 и 8).
В состав трубопровода входит фильтр 34, двухпозиционный гидрораспределитель 27, один из каналов которого через регулирующий дроссель 28 и выходной направляющий патрубок 29 соединен с атмосферой.
Устройство работает следующим образом.
Исходное состояние.
ПГА находится в заряженном состоянии, т.е. под давлением и приблизительно половина его объема занимает сжатый газ и вторую половину - рабочая жидкость, разделенные гибкой (резиновой) мембраной. В качестве рабочей жидкости может быть мыльный водный раствор с добавлением ингибитора и дезинфицирующего компонента.
Причем начальное давление газа в ПГА (до заполнения его рабочей жидкостью) должно быть на ~5…10% выше величины давления, которое необходимо для сжатия пружины 4 и 5 до конечного положения, то есть перевода БИ в рабочее состояние.
При заполнении ПГА рабочей жидкостью происходит сжатие газа и, если рабочая жидкость заполняет половину объема ПГА, то давление в ПГА увеличивается ~ в 2 раза от начального.
Проходной кран 31 - в положении «закрыто».
Двухпозиционный гидрораспределитель 27 соединяет подпоршневую полость В ГБИ через регулирующий дроссель 28 и патрубок 29 с атмосферой.
Перевод ГБИ в рабочее состояние.
Проходной кран 31 - в положении «открыто».
Двухпозиционный гидрораспределитель 27 - в положении, соединяющем гидравлическую полость Б ПГА с подпоршневой полостью В ГБИ, и перекрывающего сообщение подпоршневой полости В с атмосферой. Жидкость под давлением поступает в подпоршневую полость В, заставляя поршень-шток 2 сжимая пружины 4 и 5, двигаться вправо до упора, хвостовик которого фиксируется шариковым замком. Одновременно гидравлическая полость Б заполняется лекарственным препаратом. При этом спусковой рычаг 13 приподнимается, что сигнализирует о взведенном состоянии ГБИ.
Инъекция.
Двухпозиционный гидрораспределитель 27 - в положении, соединяющем подпоршневую полость В ГБИ с атмосферой (вариант А).
Инъекция происходит при нажатии на спусковой рычаг 13, который через спусковую кнопку 9 освобождает хвостовик поршня-штока 2 от шарикового замка. Под действием пружин 4 и 5 поршень-шток 2 перемещается «влево», и через жестко связанного с ним плунжером 15 выталкивает лекарственный препарат через сопло 20 - инъекция. Одновременно поршень-шток 2 выталкивает рабочую жидкость через двухпозиционный гидрораспределитель 27 и регулирующий дроссель 28 наружу. Регулирующий дроссель 28 позволяет регулировать величину сопротивления магистрали рабочей жидкости при истечении ее из подпоршневой полости В наружу в атмосферу, а значит и скорость движения поршня-штока 2. Следовательно, изменяя проходное сечение регулирующего дросселя 28, изменяется давление лекарственного препарата перед выходным соплом 20 ГБИ. Этот механизм позволяет регулировать скорость вытекания струи лекарственного препарата из сопла 20 и, тем самым, глубину инъекции (внутримышечно, подкожно, либо, внутрикожно). Через патрубок 29 рабочую жидкость можно направлять в место инъекции, и тем самым дополнительно продезинфицировать место введения ЛП в тело животного.
Δ
рж
д
д
Следует отметить, что после каждой инъекции происходит уменьшение объема рабочей жидкости в ПГА на величину V~V⋅12, где V - доза медицинского препарата на одну инъекцию.
Через определенное количество произведенных инъекций рабочая жидкость будет израсходована и ПГА будет разряжен, соответственно его необходимо будет заменить. Использованный ПГА вновь заполняют рабочей жидкостью с помощью, например, ручного насоса.
В качестве примера, приведем работу предлагаемого ГБИ в комплекте с системой взвода и регулирования.
Доза лекарственного препарата -1 мл. Перевод пружины в сжатое состояние (ГБИ заряжен) требует давления перед поршнем ~2,2 МПа. При этом объем подпоршневой полости В при взведенном состоянии ГБИ составляет ~12 мл, который заполняет рабочая жидкость из ПГА. Если использовать ПГА объемом 1 л, то в нем, в заряженном его состоянии находится ~500 мл рабочей жидкости под давлением ~4,5 МПа (в разряженном состоянии давление в ПГА будет ~2,2 МПа). 500 мл рабочей жидкости позволит произвести ~40 инъекций с дозой лекарственного препарата 1 мл, т.к. при каждой инъекции будет израсходовано 12 мл рабочей жидкости.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет свести к минимуму физическое усилие по взведению в рабочее состояние гидравлического безыгольного инъектора и осуществить регулирование глубины инъекции без его разборки-сборки.