Автоматичний ін’єктор

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для инъекционного введения лекарственных препаратов в организм с автоматическим приводом иглы и автоматической инъекцией лекарственного препарата через иглу и может быть использовано для экстренного введения противошоковых препаратов в чрезвычайных ситуациях при затруднении само- и взаимопомощи и независимо от состояния пациента. Известен инъектор по авт. св. СССР № 390812, который содержит корпус, инъекционную иглу, соединенную трубкой с эластичной капсулой, механизм возвратно-поступательного перемещения иглы, выполненный в виде подпружиненного зубчатого диска, соединенного с кулисным механизмом, исполнительное звено которого соединено с инъекционной иглой с возможностью возвратно-поступательного перемещения иглы вдоль направляющей при вращении зубчатого диска. Инъектор также содержит механизм сжатия эластичной капсулы для вытеснения раствора лекарственного препарата из эластичной капсулы через трубку и инъекционную иглу в тело человека, который выполнен в виде пружинно-рычажного механизма, взаимодействующего с эластичной капсулой, упором инъекционной иглы и зубчатым колесом через систему взаимосвязанных рычагов. Для запуска механизмов в корпусе инъектора установлен электромеханический привод, выполняющий функцию фиксатора зубчатого колеса, срабатываемого, например, от дистанционного управления. Инъектор работает следующим образом. При срабатывании электромеханического привода фиксатор освобождает зубчатое колесо. Под действием предварительно взведенной пружины зубчатое колесо поворачивается, перемещая при этом с помощью кулисного механизма инъекционную иглу. В крайнем положении иглы ее упор воздействует на соответствующее звено пружинно-рычажного механизма сжатия эластичной капсулы, что приводит к его срабатыванию и вытеснению раствора лекарственного препарата через трубку и инъекционную иглу. После инъекции в результате дальнейшего проворачивания зубчатого диска кулисный механизм возвращает иглу в исходное положение. В указанном инъекторе по существу применяются два взаимодействующи х друг с другом силовых механизма: подпружиненный зубчатый диск с кулисным механизмом для возвратно-поступательного перемещения инъекционной иглы и пружинно-рычажный механизм сжатия эластичной капсулы. Такое исполнение требует множества промежуточных кинематических звеньев, два силовых привода (пружина зубчатого колеса, пружина механизма сжатия эластичной капсулы), вызывает необходимость вспомогательных звеньев, обеспечивающих взаимосвязь указанных механизмов. Сложность конструкции затрудняет ее реализацию при изготовлении малогабаритных, носимых иньекторов, находящихся в постоянном контакте с телом человека, которые должны срабатывать автоматически в чрезвычайных ситуациях, например, в условиях взрыва или пожара. В качестве прототипа выбран автоматический инъектор по авт. св. СССР № 1514379, содержащий корпус, в котором размещены гофрированная капсула с инъекционной иглой, толкатель, сильфон с пружиной и пороговый датчик состояния окружающей среды. Гофрированная капсула выполнена с радиально выступающими штифтами, один из которых жестко закреплен к донышку капсулы, а второй - аналогичным образом к горловине капсулы в месте соединения капсулы с иглой. Указанные штифты проходят через пазы, выполненные в толкателе, и расположены в пазах корпуса с возможностью перемещения вдоль пазов корпуса, а также вдоль пазов толкателя. Пружина сильфона расположена во внутренней его полости и упирается своими концами в торцы сильфона. Один из торцов сильфона выполнен с отверстием, перекрытым разрушаемой баро- и термочувствительной мембраной, выполняющей функцию порогового датчика состояния окружающей среды. Второй торец сильфона соединен с толкателем. Форма пазов в толкателе и взаимодействие штифтов капсулы с указанными пазами при перемещении толкателя в корпусе обеспечивают, первоначально, перемещение капсулы с иглой в направлении укола, затем сжатие капсулы и последующее перемещение иглы с капсулой в обратном направлении. Описанный инъектор работает следующим образом. Из сильфона откачивают воздух, перекрывают отверстие в торце сильфона разрушаемой баро- и термочувствительной мембраной, капсулу заполняют раствором лекарственного препарата, инъектор закрепляют, например, на поясе брюк, ориентируя его иглой к телу. При взрыве или пожаре нарушается целостность мембраны и, следовательно, герметичность сильфона, в результате чего под действием сжатой пружины сильфон расширяется, перемещая толкатель в корпусе. При перемещении толкателя, взаимодействующего с го фрированной капсулой через расположенные в пазах толкателя штифты капсулы, за счет формы и взаимного расположения пазов толкателя обеспечиваются следующие манипуляции с гофрированной капсулой. Первоначально капсула с иглой перемещается в направлении укола, игла прокалывает ткань одежды и входит в тело человека. После этого перемещение штифта, соединенного с горловиной капсулы, в направлении укола прекращается, а штифт, соединенный с донышком капсулы, продолжает перемещаться ь направлении горловины, обеспечивал сжатие капсулы и вытеснение лекарственного препарата через иглу в тело человека. Последующее перемещение толкателя в корпусе обеспечивает извлечение иглы из тела без расширения капсулы. Таким образом устройство обеспечивает автоматическое введение иглы в тело, инъецирование лекарственного препарата через иглу и извлечение иглы из тела без вмешательства человека. Общими с заявляемым решением признаками являются корпус, в котором установлены инъекционная игла, эластичная капсула, полость которой соединена с каналом инъекционной иглы, привод перемещения инъекционной иглы и сжатия эластичной капсулы, а также блокиратор стартового состояния инъектора, взаимодействующий с указанным приводом и датчиком состояния окружающей среды. Устройство-прототип выгодно отличается от описанного выше аналога, так как содержит один приводной механизм, обеспечивающий согласованное перемещение инъекционной иглы и сжатие эластичной капсулы. Приводной механизм основан на преобразовании линейного перемещения первичного звена приводного механизма (толкателя) в линейное перемещение вторичного звена (инъекционная игла и эластичная капсула). Такое выполнение приводного механизма требует увеличенных линейных размеров толкателя, по длине которого выполнены пазы, находящиеся в скользящем зацеплении со штифтами эластичной капсулы, так как углы наклона пазов к оси перемещения толкателя ограничены возможным заклиниванием механизма при скольжении штифтов вдоль образующи х пазов. Участок толкателя, на котором выполнены пазы, при практической реализации устройства приобретает линейные размеры вдоль оси перемещения толкателя, не позволяющие выполнить устройство малогабаритным, что очень важно с учетом постоянного ношения устройства под одеждой в прижатом к телу состоянии. Кроме того, наличие вакуумного сильфона снижает надежность работы устройства в связи с тр удностями герметизации сильфона. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования автоматического инъектора, в котором за счет особенностей конструктивного выполнения пружинного привода обеспечивается исключение промежуточных кинематических пар в цепи "пружина - инъекционная игла, эластичная капсула" и непосредственная передача усилий пружины на элементы, перемещающие инъекционную иглу и сжимающие эластичную капсулу, а результате чего упрощается конструкция и достигается возможность уменьшения габаритов автоматического инъектора. Поставленная задача решается тем, что в автоматическим инъекторе, содержащем корпус, в котором установлены инъекционная игла, эластичная капсула, полость которой соединена с каналом инъекционной иглы, привод перемещения инъекционной иглы и сжатия эластичной капсулы, а также блокиратор стартового состояния инъектора, взаимодействующий с указанным приводом и датчиком состояния окружающей среды, согласно изобретению инъекционная игла и эластичная камера установлены на поверхности подвижного вдоль оси иглы основания, между указанной поверхностью подвижного основания и корпусом расположены предварительно сжатая и предварительно растянутая пружины, один конец предварительно растянутой пружины соединен с подвижным основанием, один конец предварительно сжатой пружины соединен с корпусом, а свободные концы указанных пружин соединены с корпусом посредством фиксатора, выполненного с возможностью взаимодействия с подвижным основанием и рассоединения свободных концов пружин с корпусом в положении подвижного основания, соответствующем выдвинутому положению инъекционной иглы. Перечисленные признаки составляют сущность изобретения, так как являются необходимыми в любых вариантах реализации изобретения и достаточными для решения поставленной задачи. Целесообразным с точки зрения простоты конструкции является: - выполнение пружин привода в виде винтовы х цилиндрических пружин, расположенных концентрично относительно оси инъекционной иглы; - выполнение фиксатора в виде нити, соединенной с корпусом и охватывающей свободные концы пружин, при этом подвижное основание выполнено с ножом, расположенным с возможностью перерезания указанной нити в положении, соответствующем выдвинутому положению инъекционной иглы; - выполнение эластичной капсулы в виде кольцевой камеры, закрепленной на поверхности подвижного основания концентрично оси инъекционной иглы и соединенной с каналом иглы через отверстия в подвижном основании; - выполнение поверхности корпуса со стороны присоединения к нему пружин параллельной поверхности подвижного основания, на которой закреплена эластичная капсула; - выполнение датчика состояния окружающей среды в виде подпружиненной термо-, барочувстви тельной диафрагмы с подвижным элементом, а блокиратора стартового положения инъектора в виде шарнирно соединенного с корпусом рычага, один конец которого связан с подвижным основанием, а второй конец - с подвижным элементом указанной диафрагмы. Указанные особенности реализации изобретения не являются обязательными, а как наиболее предпочтительны с точки зрения заявителя и не исключают возможности другого исполнения устройства в пределах сущности изобретения. Расположение предварительно растянутой и предварительной сжатой пружин между корпусом и подвижным основанием, на котором установлены инъекционная игла и эластичная капсула, а также особенности соединения концов пружин с корпусом и подвижным основанием, обеспечивает при срабатывании датчика состояния окружающей среды и блокиратора стартового состояния перемещения основания с иглой и эластичной капсулой вдоль оси иглы под действием пружины растяжения, выдвижение иглы за пределы корпуса для выполнения укалывания, сжатие эластичной капсулы между подвижным основанием и корпусом устройства и вытеснение лекарственного препарата из эластичной капсулы через иглу, а также срабатывание фиксатора свободных концов пружин после вытеснения лекарственного препарата, в результате чего освобождается пружина растяжения, прекращая силовое воздействие на подвижное основание и одновременно освобождается предварительно сжатая пружина, силовое воздействие которой на подвижное основание вызывает его обратное перемещение с иглой и эластичной капсулой в исходное положение, т.е. извлечение иглы после инъекции лекарственного препарата. Следовательно конструкция инъектора Обеспечивает после срабатывания блокиратора стартового состояния перемещение иглы для укалывания и вытеснение лекарственного препарата через иглу под непосредственным воздействием пружины растяжения на подвижный элемент с инъекционной иглой и эластичной капсулой и последующий возврат подвижного основания с инъекционной иглой и эластичной капсулой в исходное положение под непосредственным воздействием предварительно сжатой .пружины на подвижное основание. Предварительно растянутая и предварительно сжатая пружины оказывают силовое воздействие на подвижное основание, а значит и на инъекционную иглу и эластичную капсулу без промежуточных кинематических пар, что позволяет упростить конструкцию и уменьшить габариты автоматического инъектора. Таким образом признаки устройства, составляющие сущность изобретения, находятся в причинно следственной связи с те хническим результатом, так как обеспечивают исключение промежуточных кинематических пар в цепи "пружина-инъекционная игла, эластичная капсула" и непосредственную передачу усилий пружин на элементы, перемещающие иглу и сжимающие эластичную капсулу. На фиг. 1 дано схематическое изображение автоматического инъектора в разрезе; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 с местным условным вырывом. Автоматический инъектор содержит корпус 1, в направляющей поверхности 2 которого установлено с возможностью перемещения вдоль направляющей поверхности 2 кольцо 3, жестко связанное разъемным, например резьбовым, соединением с основанием 4. На основании 4 закреплена инъекционная игла 5 и эластичная капсула 6. Ось инъекционной иглы 5 ориентирована параллельно направляющей поверхности 2, чем обеспечивается перемещение подвижного основания 4 вдоль оси инъекционной иглы 5. Эластичная капсула 6 выполнена в виде кольцевой гофрированной камеры, расположенной на основании 4 концентрично относительно оси инъекционной иглы 5. Полость эластичной капсулы 6соединена с продольным каналом инъекционной иглы 5 через отверстие 7, выполненное в основании 4. Между основанием 4 и корпусом 1 установлены винтовые цилиндрические пружины 8 и 9. Верхний конец пружины 8 соединен с кольцом 3. Нижний конец пружины 9 соединен с корпусом 1. Свободные концы пружин 8 и 9 охвачены нитями 10 и 11 и связаны с помощью нитей 10 и 11 с корпусом 1. В стартовом состоянии инъектора, которое показано на фиг. 1, пр ужина 8 предварительно растянута, а пружина 9 - предварительно сжата. На основании 4 выполнен ножевой участок 12, расположенный с возможностью перерезания нитей 10 и 11 при перемещении основания 4 в крайнее нижнее положение. Поверхность корпуса 1 со стороны пружин 8 и 9 выполнена параллельной поверхности основания 4, на которой установлена эластичная капсула 6. Инъектор содержит датчик состояния окружающей среды, который выполнен в виде термобарочувствительной диафрагмы 13, подпружиненной предварительно сжатой пружиной 14 и перекрывающей полость 15 в корпусной детали 16. Диафрагма 13 соединена с подвижным упором 17, который взаимодействует с одним из концов шарнирно установленного рычага 18. Другой конец рычага 18 взаимодействует с буртиком 19, выполненным на кольце 3. Рычаг 18 подпружинен пластинчатой пружиной 20. Подпружиненный рычаг 18, взаимодействующий с кольцом 3 через буртик 19, образует блокиратор стартового состояния автоматического инъектора. Диафрагма 13 с пружиной 14 и подвижным упором 17 установлены в съемной корпусной детали 16. Диафрагма 13 с наружной стороны закрыта перфорированным экраном 21, который одновременно является и упором для пружины 14. Полость корпуса 1 со стороны кольца 3 и основания 4 перекрыта съемной крышкой 22. Концы нитей 10 и 11 закреплены к корпусу 1 при помощи шти фтов 23,24,25 и 26, установленных в выемках корпуса 1. Автоматический инъектор работает следующим образом. Инъектор закрепляют на теле человека так, чтобы поверхность корпуса 1 с отверстием для выхода инъекционной иглы 5 прилегала к телу. В стартовом состоянии кольцо 3, основание 4 с иглой 5 и эластичной капсулой 6 находятся в верхнем, как показано на фиг. 1, положении. В этом положении указанные детали удерживаются подпружиненным рычагом 18, который упирается в буртик 19, выполненный в кольце 3. Пружины 8 и 9 также находятся в стартовом положении, в котором их свободные концы схвачены нитями 10 и і 1 и соединены с корпусом 1 указанными нитями. При этом пружина 8 находится в растянутом состоянии, а пружина 9 - в сжатом состоянии. Диафрагма 13 подпружинена сжатой пружиной 14 и удерживает подвижный упор 17 в исходном состоянии. При возникновении взрыва или пожара термо-, барочувстви тельная диафрагма 13 разрушается ударной волной или в результате теплового воздействия. При этом сжатая пружина 14 освобождается и, распираясь, перемещает подвижный упор 17 вдоль его продольной оси. Подвижный упор 17 воздействует на рычаг 18, поворачивает его в шарнирном соединении с корпусом 1, изгибая пластинчатую пружину 20, и выводит рычаг 18 из зацепления с буртиком 19 кольца 3. В результате кольцо 3 под воздействием растянутой пружины 8 быстро перемещается вниз по направляющей поверхности 2. Вместе с кольцом 3 перемещается и основание 4 с инъекционной иглой 5 и эластичной капсулой 6. Инъекционная игла 5 выходит за пределы корпуса 1 и происходит укалывание. Эластичная капсула 6 в результате указанного перемещения основания 4 приходит в соприкосновение с поверхностью корпуса 1 со стороны присоединения к корпусу 1 пружин 8 и 9. После этого скорость перемещения основания 4, а значит и инъекционной иглы резко снижается, а усилие пружины 8 используется для сжатия эластичной капсулы 6 и вытеснения из нее лекарственного препарата через отверстие 7 и канал инъекционной иглы 5 в тело. Происходит процесс инъекцирования при минимальном перемещении инъекционной иглы 5. После полного сжатия эластичной капсулы 6 и вытеснения из нее лекарственного препарата основание 4, а вместе с ним и ножевой участок 12 занимают положение, в котором происходит перерезание нитей 10 и 11 ножевым участком 12. Разрезанные нити 10 и 11 освобождают свободные концы пружин 8 и 9. В результате прекращается воздействие растянутой пружины 8 на кольцо 3, так как один ее конец оказывается незакрепленным, а освобожденная сжатая пружина 9, расширяясь, воздействует на основание 4, быстро перемещая его вместе с инъекционной иглой 5, эластичной капсулой 6 и кольцом 3 в исходное верхнее положение. Происходит извлечение инъекционной иглы 5 из тела. Таким образом происходит автоматическое, без участия пациента и независимо от состояния пациента инъекцирование лекарственного, например противошокового, препарата. Для повторного использования автоматического инъектора снимают экран 21, извлекают из корпусной детали 16 пружину 14, разрушенную диафрагму 13, подвижный упор 17. Снимают крышку 22, вывинчивают основание 4 из кольца 3 и удаляют его вместе с использованными эластичной капсулой 6 и инъекционной иглой 5. После этого через отверстие в корпусной детали 16 нажимают на рычаг 18, выводят его и зацепления с буртиком 19 и опускают кольцо 3 вниз до упора свободного конца пружины 8 в корпус 1. В таком положении нитями 10 и 11 охватывают нижний виток пружины 8, верхний виток пружины 9, сжимают пружину 9 и закрепляют нити 10 и 11, как показано на фиг. 1. Далее перемещают кольцо 3 вверх, растягивая пружину 8 до упора буртика 19 в рычаг 18. В таком положении устройства пружина 8 растянута, пружина 9 сжата. Ввинчивают в кольцо 3 основание 4 с неиспользованными эластичной капсулой 6 и инъекционной иглой 5. Устанавливают крышку 22. Устанавливают в корпусную деталь 16 целую диафрагму 13 с подвижным упором 17, пружину 14 и экран 21. Автоматический инъектор готов к повторному применению. Конструкция автоматического иньектора характеризуется отсутствием промежуточных кинематических пар в цепи передачи усилий и перемещений от пружин к исполнительным элементам (инъекционная игла и сжимаемая эластичная капсула), что позволяет упростить конструкцию и уменьшить габариты инъектора при обеспечении необходимого режима инъекцирования и автоматического срабатывания инъектора в заданных ситуациях.