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 вве-дения 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 применяется 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 инъекторов, 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 в направлении горловины, обеспечивая 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 установлена инъекционная игла, эластичная капсула, полость которой соединена с каналом инъекционной иглы, привод перемещения инъекционной иглы и сжатия эластичной капсулы, а также датчик состояния окружающей среды, взаимодействующий с указанным приводом. Устройство-прототип выгодно отличается от описанного выше аналога, та 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 пружинного приводного механизма требует увеличенных линейных размеров толкателя, подлине 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. Наличие толкателя, на котором выполнены пазы, а также наличие пружинного механизма не позволяет выполнить устройство малогабаритным, что очень важно с учетом постоянного ношения устройства под одеждой в прижатом к телу состоянии. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования автоматического инъектора, в котором за счет особенностей выполнения привода перемещения инъекционной иглы и сжатия эластичной капсулы обеспечивается исключение механических кинематических пар в силовой цепи передачи энергии от источника энергии к исполнительным звеньям (инъекционная игла, эластичная капсула) и за счет этого достигается упрощение конструкции и уменьшение габаритов автоматического инъектора. Поставленная задача решается тем, что в автоматическом 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 датчик состояния окружающей среды, взаимодействующий с указанным приводом, согласно изобретению в корпусе устройства выполнен цилиндр, в котором установлен подвижный поршень с образованием надпоршневой и подпоршневой полостей цилиндра, инъекционная игла и эластичная капсула закреплены на поршне со стороны подпоршневой полости, а указанный привод выполнен в виде взаимодействующего с датчиком состояния окружающей среды источника сжатого газа, линий высокого и низкого давления, двухпозиционного золотника с механизмом его переключения и системы каналов, выполненных с возможностью соединения надпоршневой полости цилиндра с линией высокого давления, а подпоршневой полости цилиндра - с линией низкого давления в стартовом положении золотника и переключения указанных полостей по отношению к линиям высокого и низкого давления при переключениизолотника.при этом механизм переключения золотника выполнен с возможностью взаимодействия с поршнем в положении поршня, соответствующем выдвинутому положению инъекционной иглы. Перечисленные признаки составляют сущность изобретения, так как являются необходимыми в любых вариантах реализации изобретения и достаточными для достижения поставленной задачи. Предпочтительно механизм переключения золотника выполнить в виде шарнирно соединенного с корпусом двуплечего рычага, один конец которого расположен с возможностью фиксации золотника в его стартовом положении, а второй конец - с возможностью взаимодействия с поршнем и освобождения золотника в положении поршня, соответствующем выдвинутому положению инъекционной иглы, при этом одну из торцевых полостей золотника соединить с линией высокого давления, а другую торцевую полость· золотника - с линией низкого давления. Целесообразно, с точки зрения упрощения конструкции, источник сжатого газа выполнить в виде газобаллонного устройства с разрушаемой мембраной, а датчик состояния окружающей среды - с подвижным ножевым элементом, взаимодействующим с разрушаемой мембраной, при этом газобаллонное устройство установить в полости, выполненной в золотнике вдоль продольной оси золотника. Упрощение конструкции также достигается выполнением эластичной капсулы в виде кольцевой камеры, установленной на поршне концентрично оси инъекционной иглы и соединенной с каналом иглы через отверстия в поршне. 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. Установка инъекционной иглы и эластичной капсулы на подвижном поршне и выполнение привода в виде взаимодействующего с датчиком состояния окружающей среды источника сжатого газа, линий высокого и низкого давления, двухпозиционного золотника с механизмом его переключения и системы каналов, выполненных с возможностью соединения надпоршневой полости с линией высокого давления, а подпоршневой полости с линией низкого давления в стартовом положении золотника и переключения указанных полостей по отношению к линиям высокого и низкого давления при переключении золотника поршнем в его положении, соответствующем выдвинутому положению инъекционной иглы, позволяет реализовать необходимое перемещение иглы и сжатие эластичной капсулы для выполнения указывания, инъецирования лекарственного препарата и извлечения инъекционной иглы без применения механических кинематических пар в цепи передачи усилий и перемещений от источника энергии к исполнительным элементам, что обеспечивает простоту конструкции и возможность уменьшения габаритов автоматического инъектора. В данном случае энергия сжатого воздуха к исполнительным элементам передается через систему каналов без подвижных механических элементов и промежуточных кинематических пар в силовой цепи передачи энергии. Таким образом признаки устройства, составляющие сущность изобретения, находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом. На фиг. 1 схематически изображен автоматический инъектор, разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1. Автоматический инъектор содержит корпус 1 с цилиндром 2,· в котором установлен поршень 3. На поршне 3 закреплена инъекционная игла 4 и эластичная капсула 5. Инъекционная игла 4 расположена параллельно направлению движения поршня 3. Эластичная капсула 5 выполнена в виде кольцевой гофрированной камеры, установленной на поршне 3 концентрично относительно оси инъекционной иглы 4. Полость эластичной капсулы 5 соединена с продольным каналом инъекционной иглы 4 через отверстие 6, выполненное в поршне 3. В корпусе 1 установлен подпружиненный шариковый фиксатор 7, удерживающий поршень 3 в стартовом положении. В корпусе 1 также выполнена цилиндрическая полость 8, в которой установлен распределительный золотник 9 с кольцевыми канавками 10 и 11 на наружной поверхности. Золотник 9 выполнен полым с возможностью расположения в полости золотника 9 газобалонного устройства 12 с разрушаемой мембраной 13. Над торцами золотника 9 выполнены полости 14 и 15.,Полость 14 сообщена с газоба-лонным устройством 12, а полость 15 - с окружающей средой через отверстие 16. Канал 17, соединенный с полостью 14, образует линию высокого давления. Линия низкого давления образована отверстием 18 в корпусе 1, сообщающемся с окружающей средой. Канал 19 соединяют надпоршневую полость 20 с золотником 9. Канал 21 соединяет с золотником 9 подпоршневую полость 22. В корпусе 1 шарнирно установлен подпружиненный поворотный рычаг 23, один конец которого выступает в подпоршневую полость 22 и выполнен с возможностью взаимодействия с поршнем 3 в его нижнем положении, а второй конец упирается в буртик 24 золотника 9, обеспечивая фиксацию золотника 9 в стартовом положении. Инъектор содержит датчик состояния окружающей среды, который выполнен в виде термо-, бароразрушаемой диафрагмы 25 с ножевым устройством 26, подпружиненным пружиной 27 и связанным с диафрагмой 25 тросиком 28. Ножевое устройство 26 расположено с возможностью разрушения мембраны 13 газобалонного устройства 12 за счет расширения пружины 27 при разрушении диафрагмы 25. Диафрагма 25 закреплена в корпусе 1 при помощи перфорированного экрана 29, разъемно соединенного с корпусом 1. Цилиндр 2 перекрыт съемной крышкой 30. Автоматический инъектор работает следующим образом. Инъектор закрепляют на теле человека так, чтобы поверхность корпуса 1 с отверстием для выхода инъекционной иглы 4 прилегала к телу. В стартовом состоянии поршень 3 с инъекционной иглой 4 и эластичной капсулой 5 находится в верхнем, как показано на фиг. 1, положении и зафиксирован пружинным шариковым фиксатором 7. Золотник 9 находится в верхнем положении и зафиксирован подпружиненным рычагом 23. При возникновении взрыва или пожара диафрагма 25 разрушается. При этом освобождается тросик 28, а значит и пружина 27, которая перемещает ножевое устройство 26 и обеспечивает разрушение мембраны 13 газобалонного устройства 12. Сжатый газ выделяется в полость 14, через канал 17, канавку 10 и канал 19 поступает в надпоршневую полость 20. При этом подпоршневая полость 22 через канал 21, канавку 11 и отверстие 18 соединена с окружающей средой. При повышении давления в надпоршневой полости 20 до заданного уровня срабатывает пружинный шариковый фиксатор 7 и поршень 3 начинает быстро перемещаться в нижнее положение вместе с инъекционной иглой 4 и эластичной капсулой 5. Происходит укалывание. При соприкосновении эластичной капсулы 5 с корпусом 1 движение поршня 3 замедляется. Происходит сжатие эластичной капсулы 5 между поршнем 3 и корпусом 1 и вытеснение лекарственного препарата через канал инъекционной иглы 4, т.е. происходит инъецирование лекарственного препарата при ограниченном перемещении инъекционной иглы 4. После окончательного сжатия эластичной капсулы 5 поршень 3 воздействует на поворотный рычаг23 и выводит его из зацепления с золотником 9. Под воздействием перепада давления в полостях 14 и 15 золотник 9 перемещается в нижнее положение. При этом в подпоршневую полость 22 через канал 17, канавку 11 и канал 21 поступает сжатый воздух, а надпоршне-вая полость 20 через канал 19, канавку 10 и отверстие 18 соединяется с окружающей средой. Под воздействием перепада давления в полостях 20 и 22 поршень 3 перемещается в верхнее положение, т.е. происходит извлечение инъекционной иглы 4. В таком состоянии автоматический инъектор может находиться неограниченно долго. Таим образом происходит автоматическое без участия пациента и независимо от состояния пациента инъецирование лекарственного, например противошокового, препарата. Для повторного использования автоматического инъектора снимают экран 29, извлекают диафрагму 25, ножевое устройство 26 с пружиной 27, а также золотник 9 с газобалонным устройством 12. Производят замену газобалонного устройства 12, устанавливают золотник 9 в исходное состояние. Устанавливают целую диафрагму 25 с ножевым устройством 26, пружиной 27 и тросиком 2b. Закрепляют диафрагму 25, устанавливая перфорированный экран 29 в корпус 1. Снимают крышку 30, производят замену поршня 3 с инъекционной иглой 4 и эластичной капсулой 5. Устанавливают на место крышку 30. Автоматический инъектор готов к повторному применению. Конструкция автоматического инъектора характеризуется отсутствием силовых пружинных механизмов, кинематических пар в цепи передачи усилий и перемещений от источника энергии к исполнительным элементам, что позволяет упростить конструкцию и уменьшить габариты инъектора при обеспечении необходимого режима инъецирования и автоматического срабатывания инъектора в заданных ситуациях.