Шприцевой дозатор лекарственных средств
SYRINGE DISPENSER OF MEDICINES

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к шприцевым дозаторам, служащим для введения различных лекарственных препаратов с высокой точностью дозирования. Шприцевой дозатор предназначен для пациентов с различными заболеваниями (онкология, кардиология, сахарный диабет и др.) для его использования в различных учреждениях.
Шприцевые дозаторы лекарственных средств это специализированное реанимационное оборудование, которое осуществляет индивидуальный контроль над процессом внутривенного, эпидурального, подкожного и артериального введения (лекарственных средств и растворов), а также получения пациентом строго определенной дозы препарата. Насосы инфузионные - активно используют в реанимационной практике, анальгезии и анестезиологии. С появлением инфузионных насосов внутривенное введение медикаментов стало более гибким, индивидуальным, снизилась распространенность осложнений и передозировок. Однако у существующих шприцевых дозаторов, как правило, отсутствует автоматическое определение характеристик шприца, в частности его диаметра. Поэтому для требуемого режима инфузии приходится проводить предварительное определение размеров шприца, а это требует значительные затраты времени, что для реанимационных мероприятий, а также в полевых условиях порой стоит жизни человека.
Известен микронасос с дисплеем информации о пациентах и лекарствах, содержащий зажимной механизм инжектора, установленный на нижней части передней панели насоса для микроинъекций, механизм толкания форсунки, панель управления скоростью потока инъекции, расположенная на передней панели насоса, с микронагнетателем, и фиксирующий механизм, расположенный на задней панели насоса для микроинъекции. Насос для микроинъекции снабжен внутренним блоком управления информацией и клавиатурным устройством ввода, а также дисплеем, которые соединены с блоком управления информацией. Устройство ввода с клавиатуры и устройство отображения информации расположены на микроинъекционном насосе. В процессе использования устройства с помощью клавиатуры вводят информацию о пациенте и полезную информацию, такую как вводимое жидкое лекарство, которая отображается на дисплее, что обеспечивает не только удобную работу устройства, но является удобным для наблюдения, а также есть возможность повторного введения информации о пациенте во время следующего использования (CN201431672, кл. A61M5/142, G06F3/023, G09F9/00, опубл. 2010-03-31).
Однако отсутствие автоматического определения характеристик шприца, в частности диаметра, не обеспечивает точность выполнения инфузии и безопасность введения лекарственного средства.
Прототипом изобретения является медицинский шприцевой дозатор содержащий корпус, на котором фиксируется шприц с поршнем с помощью прижима, ведущий механизм, включающий толкатель двигающий поршень. В корпусе установлены мотор, двигающий толкатель (ведущий механизм поршня), а также блок питания и блок управления, включающий контроллер, систему, состоящую из процессора, входа датчика, пользовательского входа, дисплея, панели управления для отображения параметров инфузии и памяти. Дисплей может содержать механизмы ввода информации оператором (например, клавиатура, функции сенсорного экрана, переключатели, микрофон и т.п.). Возможно подключение шприцевого дозатора к дополнительному оборудованию за счет наличия порта связи, например ноутбуки, карманные устройства программирования и/или сетевое оборудование (US20160331895, кл. A61M5/1452; A61M5/16854; A61M5/16859; A61M5/5086; A61M2005/16863; A61M2205/3569; A61M2205/505; A61M2205/52, опубл. 2016-11-17).
Недостатком данного устройства является отсутствие автоматического определения диаметра шприца. В данном устройстве только вручную можно определить характеристики шприцевого оборудования для корректного ввода с необходимой скоростью инфузии, что требует дополнительного времени при подготовке шприцевого дозатора к процедуре введения лекарственного средства.
Технической проблемой изобретения является создание портативного и компактного шприцевого дозатора лекарственных средств с автоматическим высокоточным определением диаметра шприца и управлением скоростью инфузии с высокой точностью ± 2%, влияющих на повышение потребительских свойств шприцевого дозатора позволяющего его использование в экстренных ситуациях, в том числе полевых условиях, за счет автоматизации процесса инфузии.
Техническим результатом изобретения является повышение удобства и простоты процедуры введения лекарственных средств в условиях оказания экстренной медицинской помощи.
Указанная техническая проблема достигается тем, что шприцевой дозатор лекарственных средств включает корпус с возможностью установки и фиксации на нем шприца с поршнем, толкатель поршня, приводимый в действие мотором, а также блок питания и блок управления, состоящий из контроллера, панели управления и дисплея для отображения параметров инфузии. Согласно изобретению он дополнительно снабжен подвижной прижимной штангой, расположенной перпендикулярно относительно продольной оси шприца. На верхнем конце подвижной прижимной штанги установлен прижим, а на нижнем ее конце - ползун, соединенный с подвижным штоком потенциометра, сигнал от которого через шину поступает в блок управления. Толкатель поршня шприца закреплен на резьбовом валу, на котором установлен счетчик оборотов мотора, включающий вращающуюся на резьбовом валу дисковую диафрагму с радиальными щелями, расположенную между светодиодом и фототранзистором для контроля прохождения светового потока. Резьбовой вал установлен на корпусе с помощью защелки, расположенной в верхней его части, а также торцевой и проходной втулкой. Между диафрагмой и проходной втулкой закреплена стопорная стенка для фиксации диафрагмы на валу двигателя.
Дисковая диафрагма для обеспечения возможности ее вращения, соединена с мотором через переходную втулку.
В качестве мотора используют мотор постоянного тока непрерывного вращения.
Корпус снабжен задней защитной стенкой и крепежными элементами для его фиксации на руке пациента и различных консолях.
Габаритные размеры дозатора составляют 167 х 92 х 32 мм и массой 0,3 кг.
Наличие прижимной штанги, на нижнем конце которой установлен ползун, соединенный с подвижным штоком потенциометра, сигнал от которого через шину поступает на контроллер, позволяет точно определять характеристики используемого шприца по величине сигнала с потенциометра из-за смещения ползуна на прижимной штанге. Поскольку шприцы даже одного номинала имеют заметный разброс в диаметре, не говоря уже о разных типах (от 5 до 20 мл), необходимо довольно точно (не хуже ±2 %) измерять диаметр шприца для корректного ввода скорости инфузии лекарственного средства.
Установка на резьбовом валу счетчика оборотов, состоящего из светодиода, дисковой диафрагмы с радиальными щелями и фототранзистора для контроля прохождения светового потока, позволяет задавать определенное значение скорости инфузии, что значительно упрощает работу шприцевого дозатора, т.к. требуется вводить только один параметр – скорость инфузии, а также обеспечивает возможность использования шприцевого дозатора в условиях оказания экстренной медицинской помощи, в частности, в полевых условиях.
Использование мотора постоянного тока непрерывного вращения позволяет значительно уменьшить стоимость, вес и потребление тока  устройства в целом. А использование дискретного режима включения мотора со скважностью, которая определяет среднюю скорость вращения резьбового вала, позволяет очень точно задавать скорость инфузии.
Наличие задней защитной стенки у корпуса дозатора позволяет класть его на кровать или каталку пациента без риска попадания тканей в ходовую часть и остановки мотора.
Наличие стопорной стенки между диафрагмой и проходной втулкой на задней стенке дозатора внутри и защелки снаружи в правой верхней стороне дозатора позволяет оперативно снимать резьбовой вал и толкатель для их очистки и устранения посторонних предметов, если они туда попали. При этом не требуется раскрывать корпус и нарушать пломбировку.
Наличие крепежных элементов на корпусе дозатора обеспечивает фиксирование его на плоских шинах в машинах скорой помощи, на ремнях для крепления на руке пациента или на круглых шинах (на каталках, кроватях, машинах скорой помощи), что делает устройство удобным при работе в условиях оказания экстренной медицинской помощи.
Шприцевой дозатор позволяет максимально упростить работу с прибором: за счет того, что требуется вводить только один параметр – скорость истечения лекарственного средства. В сочетании с малыми размерами, массой и невысокой ценой прибор является очень удобным инструментом при работе в условиях оказания экстренной медицинской помощи, особенно в полевых условиях. Можно использовать любые шприцы однократного применения с объемом заполнения от 5 до 20 мл.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема шприцевого дозатора лекарственных средств, а на фиг. 2 - блок-схема блока управления.
Шприцевой дозатор лекарственных средств состоит из корпуса 1, на котором устанавливается шприц 2. Поршень 3 шприца 2 упирается в толкатель 4, закрепленный на резьбовом валу 5 с помощью резьбовой муфты 6. Резьбовой вал 5 зафиксирован на корпусе 1 с помощью торцевой втулки 7, проходной втулки 8 и защелки 9, которая позволяет снимать вал 5 и толкатель 4, не разбирая корпус 1 устройства. Резьбовой вал 5 приводится в движение мотором 10 постоянного тока непрерывного вращения через переходную втулку 11. В корпусе 1 шприцевого дозатора на плате установлены блок 12 питания, блок 13 управления, состоящий из контроллера 14, панели управления 15 и дисплея 16 для отображения параметров инфузии. На плате также установлен блок измерения диаметра шприца 17. Шприц 2 зафиксирован на корпусе 1 с помощью прижима 18, установленного на верхнем конце прижимной штанги 19, перпендикулярно расположенной относительно шприца 2, а на нижнем конце прижимной штанги 19 установлен ползун 20, соединенный с подвижным штоком 21 потенциометра 22, сигнал от которого через шину поступает в контроллер 14 блока 13 управления. Кроме того, на резьбовом валу 5 установлен счетчик 23 оборотов, расположенный в корпусе 1. Счетчик 23 состоит из светодиода 24, диафрагмы 25 в виде диска с радиальными щелями и фототранзистора 26 для контроля прохождения светового потока. Диафрагма 25 через переходную втулку 11 приводится во вращение мотором 10.
Внутри на задней стенке корпуса 1 между диафрагмой 25 и проходной втулкой 8 расположена стопорная стенка 27 для фиксации диафрагмы 25 в момент съема и установки резьбового вала.
Шприцевой дозатор лекарственных средств работает следующим образом.
Наполненный лекарственным средством шприц 2 устанавливают на корпус 1. Толкатель 4 перемещают до упора в поршень 3 шприца 2. Включают устройство, выставляют нужный режим и его параметры и нажимают кнопку Старт/Стоп (на фиг. не показано). Контроллер 14 блока 13 управления получает сигнал о начале работы от панели 15 управления и передает команду о начале работы мотору 10 постоянного тока через блок  питания 12. Используют мотор 10 с выходной скоростью вращения на холостом ходу 125 об/мин на напряжении 3 В. Мотор 10 начинает вращать резьбовой вал 5 через переходную втулку 11 и диафрагму 25, а вал 5 приводит в движение толкатель 4. Толкатель 4 начинает перемещаться и толкать поршень 3 шприца 2. Усилие на толкателе  4 контролируется с помощью величины тока через мотор 10. Величина тока измеряется постоянно, автоматически. Как только ток превышает определенный порог, срабатывает защита – контроллер 14 останавливает мотор 10. Величина порога зависит от типа шприца и от напряжения, на котором работает мотор 10.
Скорость перемещения толкателя 4 и соответственно поршня 3 шприца 2 задают с помощью счетчика оборотов 23. В диафрагме 25 имеется 12 радиальных щелей (на фиг. не показано) при ее вращении световой поток, идущий от светодиода 24 к фототранзистору 26 моделируется за счет перемещения щели на линию, соединяющую светодиод 24 и фототранзистор 26. Контроль прохождения света осуществляется фототранзистором 26. На фототранзисторе 26 появляется сигнал, который передается на контроллер 14. После импульса засветки контроллер 14 дает команду мотору 10 остановиться, выдерживается пауза и затем снова включается до следующего импульса засветки через щели в диафрагме 25. Скорость непрерывного вращения мотора 10 одинаковая и зависит только от нагрузки и от напряжения. А средняя скорость пошагового вращения мотора 10 меняется и определяется длительностью паузы. Такой режим работы мотора 10 позволяет использовать более дешевые моторы постоянного тока непрерывного вращения с выходной скоростью вращения на холостом ходу 125 об/мин на напряжении 3В, а не шаговые более дорогие, более тяжелые и большие по размеру двигатели. Длительностью паузы задается средняя скорость вращения мотора 10. Для перевода данной скорости вращения в скорость инфузии необходимо определить диаметр шприца. Измерение диаметра шприца осуществляют с помощью блока 17 за счет перемещения вверх-вниз вместе с прижимной штангой 19 прижима 18 и ползуна 20, закрепленных на штанге 19, в результате чего перемещается подвижный шток 21, являющийся частью потенциометра 22. Потенциометр 22 выдает на блок управления 13 сигнал, соответствующий положению прижима 18, а, следовательно, и диаметру шприца. Контроллер 14 блока 13 управления по этому сигналу пересчитывает скорость инфузии, измеряемую в мл/час, в среднюю скорость вращения резьбового вала 5, измеряемую в об/мин. Результаты выводятся контроллером 14 по шине данных на дисплей 16 для введенных параметров инфузии.
Ввод препарата осуществляется дискретно (пошагово) из шприца определенного номинала (5, 10, 20 мл) с заданной средней скоростью потока. Дискретность зависит от заданной средней скорости и типа шприца.
шприц 20 мл:
при скорости меньше 50,1 мл/час – 0,017 мл,
при  скорости от 50,1 до 120 мл/час – 0,034 мл,
при  скорости от 120,1 до600 мл/час – 0,05 мл.
шприц 10 мл:
при скорости меньше 50,1 мл/час – 0,01 мл,
при  скорости от 50,1 до 120 мл/час – 0,02 мл,
при  скорости от 120,1 до600 мл/час – 0,03 мл.
шприц 5 мл:
при скорости меньше 50,1 мл/час – 0,007 мл,
при  скорости от 50,1 до 120 мл/час – 0,013 мл,
при  скорости от 120,1 до600 мл/час – 0,02 мл.
При скоростях инфузии меньше 50,1 мл/час напряжение на моторе 2,5 В (допускается от 2,3 В до 3,3 В) и считают все щели подряд - 12 радиальных щелей за 1 оборот. При скоростях инфузии от 50,1 мл/час до 120 мл/час напряжение на моторе 3,3 В и щели считаются через одну - 6 радиальных щелей за 1 оборот. При скоростях инфузии более 120 мл/час (до 600 мл/час) напряжение на моторе 3,3 В и считают радиальные щели через две, то есть 4 за оборот.
В режиме Болюс мотор вращается непрерывно на напряжении 3,3 В.
Предлагаемый шприцевой дозатор имеет режим сердечно-легочной реанимации (СЛР) средств для реализации стандарта Минздрава России по проведению СЛР. В указанном режиме дозатор имеет возможность выдавливать на максимальной скорости несколько доз по 5 мл за 8-10 мс (или по 3 мл за 5-6 мс) с интервалом 4 мин 5 сек. В этом режиме мотор так же вращается непрерывно на напряжении 5,3В (допускается от 4,8В до 5,5В).
Устройство оснащено звуковой и световой сигнализацией:
- аварийных ситуаций (превышении порога окклюзии (большое давление на поршень шприца; при упоре толкателя в стенку прибора или в неподвижный (дошедший до упора) поршень шприца; при опускании или поднятии прижима во время работы (выпадение шприца);
- процесса инфузии;
- наличия сети и зарядки-разрядки аккумулятора.
Предлагаемое устройство – надежное и простое в эксплуатации, адаптированное для работы со шприцами различного объема и назначения при возможности установления скорости инфузии с точностью ±2%. Такая функция в настоящее время присутствует только у стационарных дозаторов. Кроме того, данный шприцевой дозатор лекарственных средств является компактным и легким устройством (вес дозатора с аккумулятором всего 300 г, в отличие от известных дозаторов, самый маленький из которых весит 1,5 кг). Наличие задней защитной стенки позволяет класть прибор на кровать или каталку пациента без риска попадания тканей в ходовую часть и остановки мотора. Кроме того, шприцевой дозатор можно закреплять на плоские шины в машинах  скорой помощи, ремни для фиксации на руке пациента или на круглый шинах (на каталках, кроватях, машинах скорой помощи).
В настоящее время изготовлены опытные образцы шприцевого дозатора, и готовится их серийное производство.