專利名稱:帶電容式接近傳感器的注射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及注射裝置,S卩,涉及用于給患者注射藥物的裝置。注射裝置 通常包括接觸患者皮膚的表面,該表面具有供針通過的通孔,所述針與裝置 內(nèi)的藥物容器連接。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提高使用和操作注射裝置的安全性。為此目的提供 一種給患者注射藥物的注射裝置,該裝置包括具有通孔的表面,該通孔用于 針的通行,其特征在于該裝置還包括電容式接近傳感器,用于探測接近或接 觸所述表面的人的皮膚。
電容式傳感器最好這樣設(shè)置,僅只是手指接觸所述表面時不作探測,以 及/或者,在接觸物料時不作探測,如干的衣服、干的棉制品、干的皮革、 木、塑料、金屬、陶瓷、玻璃。
該注射裝置可包括控制單元,只有在傳感器進行探測時,該控制單元才 允許注射藥物。具備上述特定設(shè)置的傳感器,只有在該裝置適當(dāng)?shù)胤胖迷谌?體肌膚裸露足夠大的區(qū)域(即,典型的體部區(qū),如手臂),即是可以注射的 區(qū)域,才會進行探測和注射。
該注射裝置還可包括使針在裝置內(nèi)部的縮進位置和操作位置之間移動 的機構(gòu),其中針是從通孔伸出來。較佳地,僅在傳感器進行探測時,控制單 元才允許該機構(gòu)將針從縮進位置移向操作位置。這一特征,結(jié)合上述設(shè)置的 傳感器,防止當(dāng)注射器放置在硬表面(如桌面)上時,針移出到其操作位置, 這可能會使針折斷并傷及使用者。這一特征也減小了以下風(fēng)險,當(dāng)使用者正 在操作注射裝置時,使用者的皮膚意外地被針刺破。
根據(jù)本發(fā)明的注射裝置的更具體實施例在所附的從屬權(quán)利要求中限定。
以下,將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細描述,而本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將 是顯而易見。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的藥物注射裝置的外側(cè)的部分透視圖,該注射裝置內(nèi)
的某些部件以虛線作部分示意表示;
圖2為包含在根據(jù)本發(fā)明注射裝置內(nèi)的電容式接近傳感器的兩根電極 的俯視圖3為電路簡圖,圖2中所示的各電極與該電路連接;以及 圖4為包含在根據(jù)本發(fā)明注射裝置內(nèi)的電容式接近傳感器的另一實施 例的三根電極的透視圖。
具體實施例方式
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的藥物注射裝置的殼體1。殼體1的底壁2包括 通孔3,該通孔允許針3a通過。針3a與殼體I內(nèi)部的藥物容器3b連接。包 括電動機的機構(gòu)3c也設(shè)置在殼體1內(nèi),用于保持并使帶針3a的藥物容器3b 縱向移動,因此,這些部件3a, 3b可有一縮進位置(完全在殼體l內(nèi)部), 以及一操作位置,其中,針3a可自通孔3伸出來以刺破患者的皮膚。部件 3a、 3b、 3c的詳情可以看公開文件WO2005/077441。
在底壁2的中部,接近通孔3的地方,第二通孔由電絕緣件4遮閉,電 絕緣件4以塑料薄片制成,并與底壁2的外表面結(jié)合。塑料薄片4的外表面 和底部2的外表面共同限定大致上平的用于接觸患者皮膚的接觸表面5。塑 料薄片4具有一凹邊6以及三條直邊7、 8、 9。凹邊6鄰接通孔3,并沿著 通孔3的部分輪廓而行。直邊7、 8共同限定一轉(zhuǎn)角。由直邊8、 9限定的轉(zhuǎn) 角被切去頂端而形成一空間,用來放置紅外線發(fā)射器/接收器10,該紅外線 發(fā)射器/接收器用于在注射裝置和電腦之間傳輸數(shù)據(jù)。
現(xiàn)參見圖2,塑料薄片4 (圖2中以細線表示)的內(nèi)表面ll支承電容式 接近傳感器的兩共面的金屬電極12、 13。該兩電極12、 13與塑料薄片4的
內(nèi)表面ll結(jié)合,并限定一平面,該平面與塑料薄片4平行。兩電極12、 13 中,12比13大很多,即,在前述平面中占據(jù)了較大的面積。較大的電極12 比塑料薄片4稍小,其包括一凹邊14和三個直邊15、 16、 17,這些邊與塑 料薄片4的各邊6-9相對應(yīng)且平行。較大的電極12還在凹邊14和與凹邊相 對的直邊16之間限定一U形凹進部分18。較小的電極13呈長形,其設(shè)置 在U形凹進部分18內(nèi),大致上平行于由U形凹進部分18形成的第一電極 12的兩腿部19、 20。兩腿部19、 20的寬度wl、 w2以及U形凹進部分18 的底部21和較大電極12的與底邊21相對的邊15之間的距離都大于第二電 極13的寬度w。為了給紅外線發(fā)射器/接收器10留下空間,與較大電極12 對應(yīng)的邊16的腿部19比與凹邊14對應(yīng)的腿部20短,而遠離U形凹進部 分18的底部21的較小電極13的第一直部22相對于靠近U形凹進部分18 的較小電極13的第二直部23偏向凹邊14。電觸點24與較小電極13的遠 離U形凹進部分18底部21的端部連接。另一個電觸點25與較大電極的邊 17連接。
參見圖3,兩電極12、 13通過電觸點25、 24各自連接到設(shè)置在注射裝 置的殼體l內(nèi)部的電容式接近傳感器的電路30上。電路30設(shè)計成這樣兩 電極12、 13共同限定一電容,并探測因靠近人體而導(dǎo)致所述電容中的變化。 由于電極12、 13的形狀及尺寸,使得較大電極12將較小電極13包圍在U 形凹進部分18的區(qū)域內(nèi),電極12、 13之間的電場這樣形成,以致于它可易 受傳感器的外部,尤其是人體組織影響。當(dāng)人體組織接近電極12、 13時, 與電場有關(guān)的介電常數(shù)將會變更,這是因為人體組織的介電常數(shù)不同于空氣 的介電常數(shù)。這會導(dǎo)致電極12、 13所限定的電容改變。作為測量電極的大 尺寸電極12 (較小電極13作為參考電極)進一步提高傳感器的靈敏度。電 極12、 13之間的側(cè)向小間隙g再提高傳感器的靈敏度,所述小間隙最好小 于較小電極13的寬度w。此外,由于其凹邊14沿著通孔3的輪廓而行,較 大電極12可被設(shè)置成非常靠近通孔3,因此傳感器可更準確地探測注射裝 置在患者皮膚區(qū)域上可由針3a刺入的適當(dāng)位置。
在實踐中,傳感器設(shè)定成這樣當(dāng)足量的人體組織已進入由電極12、
13產(chǎn)生的電場時,探測由電極12、 13限定的電容的變化。所述足量的人體 組織可以這樣確定,例如,當(dāng)注射裝置的塑料薄片4相對電極12、 13的外 表面僅只是接觸到手指,尤其是孩童的手指時,不會啟動傳感器,而當(dāng)接觸 到將進行注射的患者皮膚區(qū)域(如手臂)時,則會啟動傳感器。傳感器滿足 的另一個條件可以是物料,如木材、塑料、玻璃、金屬、陶瓷,尤其是干 的(即不濕的)情形,以及干的紡織品(干的棉制品)和干的皮革制品,當(dāng) 這類物料與塑料薄片4接觸時都不會啟動傳感器。特別地,該設(shè)定可使得人 皮膚不會透過干衣服被探測到。為利于區(qū)別人皮膚和其它物料,注射裝置的 底壁2設(shè)有底腳3K見圖1),用于防止皮膚接觸表面5與平的剛性表面(如 桌面等)接觸,但允許該皮膚接觸表面5與柔軟物體(如人的皮膚)接觸。 底腳31還可減少金屬表面(例如銅、鐵)的環(huán)境影響。傳感器的啟動
會使得注射裝置內(nèi)的控制單元在患者按下注射按鈕后將一劑量的藥物注射 入患者。利用上述的設(shè)定根據(jù)本發(fā)明的傳感器提高了患者的安全性,因只有 在注射裝置適當(dāng)?shù)胤胖迷诨颊咂つw上時,傳感器才會被啟動并進行注射。當(dāng)
將裝置放在不適當(dāng)?shù)牡胤?如:在衣服或硬表面上)時,傳感器不會被啟動, 因此,即使按下注射按鈕也不會使待注射的藥物從注射裝置中射出。更具體 地說,在按下按鈕的情況下,如果傳感器沒有被啟動,也就不會導(dǎo)致針3a 從通孔3伸移出來。這避免了當(dāng)注射裝置放置在硬表面(如桌面)上時, 針3a移出來被折斷,或者是在處理注射裝置時意外地刺破使用者的皮膚。
如圖3所示,根據(jù)一優(yōu)選實施例,傳感器的電路30包括:時限電路32, 該時限電路以得克薩斯州儀器編號TLC555CDR購得,并設(shè)定在其輸出端 OUT傳送周期信號。較大電極12通過30kQ的電阻R005與時限電路32的 輸出端OUT連接,因此透過該電阻接收周期信號。較小電極13直接與時限 電路32的觸發(fā)脈沖輸入端TRIG以及閾值輸入端THRES連接。時限電路 32的輸入端VDD和RESET與3.3V固定電壓連接。100nF的電容器C007 的第一終端接地,第二終端與時限電路32的輸入端VDD和RESET連接。 150kQ的電阻R006的第一終端與時限電路32的輸出端OUT以及電阻R005 的第一終端連接,第二終端與較小電極13以及時限電路32的輸入端TRIG
和THRES連接。10uF的電容器C006的第一終端接地,第二終端與電阻 R005的第二終端以及較大電極12連接。還為靜電放電(EDS)保護而設(shè)置 穩(wěn)壓二極管電路33。
在圖3所示的電路中,時限電路32輸出的周期信號的頻率取決于由兩 電極12、 13形成的電容。當(dāng)人體組織進入由電極12、 13產(chǎn)生的電場時,由 電極12、 13形成的電容發(fā)生變化,這導(dǎo)致周期信號的頻率發(fā)生變化。與時 限電路32的輸出端OUT連接的處理器34在頻率低于預(yù)選閾值時進行探測。 低于預(yù)選閾值的頻率探測相應(yīng)于傳感器的啟動,S卩,相應(yīng)于接近物體的探測。 傳感器啟動后接著按下注射按鈕,以使控制單元35控制機構(gòu)3c,以致于使 帶針3a的藥物容器3b向下移到其操作位置,然后,通過另一機構(gòu)(圖中未 示)來控制藥物容器3b的活塞移動,以射出藥物,進行注射。參見圖4, 本發(fā)明另一實施例中所用的電容式接近傳感器包括大的測量電極0和小的 參考電極41。測量電極40的形狀與圖2中所示的電極12的形狀相同。參 考電極41由彎曲金屬條42的平矩形部分形成,并與包圍它的測量極40共 面。測量電極40和參考電極41都藉由如同圖2的實施例中的塑料薄片43 保護。除電極40、 41之外,本實施例的傳感器還包括第三個電極,補償電 極44。補償電極44設(shè)置在一平面中且與參考電極41連接,該平面與由測 量電極40和參考電極41限定的平面平行,并與電極40、 41相隔一定距離。 事實上,補償電極44是設(shè)置在第二薄片45的內(nèi)表面上,該第二薄片與薄片 43平行并位于薄片43內(nèi)側(cè)。補償電極44的形狀大致上相應(yīng)于測量電極40 的輪廓。
補償電極44的目的是將電容式接近傳感器的電場限制到將會發(fā)生皮膚 探測的區(qū)域。因此,補償電極44可防止在操作注射裝置時,g卩,當(dāng)用手握 持注射裝置時,被當(dāng)作是裝置已放置在人皮膚上的適當(dāng)位置而作出探測。補 償電極44還屏蔽電場。對注射裝置來說,重點是用電池來啟動。
權(quán)利要求
1. 一種給患者注射藥物用的注射裝置,包括具有供針(3a)通過的通孔(3)的表面(5),其特征在于,所述的注射裝置還包括電容式接近傳感器(12、13、30),其用于探測與所述表面(5)接近或接觸的人的皮膚。
2. 如權(quán)利要求1所述的注射裝置,其特征在于,所述的注射裝置還包 括控制單元(35),只有在傳感器(12、 13、 30)進行探測時,該控制單元 才允許注射藥物。
3. 如權(quán)利要求2所述的注射裝置,其特征在于,所述的注射裝置還包 括針(3a)在該裝置內(nèi)部的縮進位置和操作位置之間的移動機構(gòu)(3c),其 中,針(3a)自通孔(3)伸出,只有在傳感器(12、 13、 30)進行探測時, 所述控制單元(35)才使機構(gòu)(3c)能夠使針(3a)由縮進位置移到操作位 置。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的注射裝置,其特征在于,所述電 容式接近傳感器(12、 13、 30)設(shè)定成這樣僅手指接觸所述表面(5)時, 不作探測。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的注射裝置,其特征在于,所述電 容式接近傳感器(12、 13、 30)設(shè)定為大致上不會探測干衣服。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的注射裝置,其特征在于,所述電 容式接近傳感器(12、 13、 30)設(shè)定為大致上不會探測以下任何物料干棉 制品、干皮革制品。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的注射裝置,其特征在于,所述電 容式接近傳感器(12、 13、 30)設(shè)定為大致上不會探測以下任何物料木材、 塑料、金屬、陶瓷、玻璃。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的注射裝置,其特征在于,底腳(3U 設(shè)置在所述表面(5)上,以防止所述表面(5)與剛性表面接觸,但允許所 述表面(5)與人皮膚接觸。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項所述的注射裝置,其特征在于,所述電 容式接近傳感器(12、 13、 30)鄰接所述通孔(3)。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項所述的注射裝置,其特征在于,所述電 容式接近傳感器包括第一電極(12),與第一電極(12)限定一電容的第二 電極(13)和探測器(30),該探測器用于探測因人皮膚接近傳感器導(dǎo)致所 述電容的變化。
11. 如權(quán)利要求IO所述的注射裝置,其特征在于,第一和第二電極(12、 13)大致上共面并設(shè)置在與所述表面(5)平行的平面中。
12. 如權(quán)利要求ll所述的注射裝置,其特征在于,所述第一和第二電 極(12、 13)設(shè)置在絕緣件(4)的內(nèi)表面(11)上,所述絕緣件(4)的外 表面限定帶有所述通孔(3)的至少部分所述表面(5)。
13. 如權(quán)利要求10至12中任一項所述的注射裝置,其特征在于,第一 電極(12)至少部分地包圍第二電極(13)。
14. 如權(quán)利要求13所述的注射裝置,其特征在于,第二電極(13)呈 長形。
15. 如權(quán)利要求14所述的注射裝置,其特征在于,第二電極(13)設(shè) 置在由第一電極(12)限定的U形凹進部分(18)內(nèi),并大致上平行于由U 形凹進部分(18)形成的第一電極(12)的兩腿部(19、 20)。
16. 如權(quán)利要求15所述的注射裝置,其特征在于,所述兩腿部(19、 20)的寬度(wl、 w2)以及U形凹進部分(18)的底部(21)和與所述底 部(21)相對的第一電極(12)的一邊(15)之間的距離(d)均大于第二 電極(13)的寬度(w)。
17. 如權(quán)利要求14至16中任一項所述的注射裝置,其特征在于,第一 和第二電極(12、 13)之間的側(cè)向間隙(g)小于第二電極(13)的寬度(w)。
18. 如權(quán)利要求13至17中任一項所述的注射裝置,其特征在于,第一 電(12)比第二電極(13)大。
19. 如權(quán)利要求10至18中任一項所述的注射裝置,其特征在于,第一 電極(12)的一邊(14)接近通孔(3),并具有配合該通孔(3)的部分輪 廓的凹形。
20. 如權(quán)利要求10至19中任一項所述的注射裝置,其特征在于,所述 電容變化的探測器(30)包括將周期信號傳送到第一電極(12)的第一電路(32)。
21. 如權(quán)利要求20所述的注射裝置,其特征在于,第一電路(32)是 時限電路(32),具有與第一電極(12)連接的輸出端,觸發(fā)脈沖輸入端和 閾值輸入端,觸發(fā)脈沖輸入端和閾值輸入端都與第二電極(13)連接。
22. 如權(quán)利要求20或21所述的注射裝置,其特征在于,周期信號的頻 率取決于所述電容,且所述電容變化的探測器(30)還包括第二電路(34), 用于探測因人皮膚接近傳感器導(dǎo)致的所述頻率的變化。
23. 如權(quán)利要求10至22中任一項所述的注射裝置,其特征在于,所述 的注射裝置還包括補償電極(44),用于將第一和第二電極(40、 41)產(chǎn)生 的電場限制到預(yù)定區(qū)域。
24. 如權(quán)利要求23所述的注射裝置,其特征在于,補償電極(44)設(shè) 置在平面上,該平面平行于由第一和第二電極(40、 41)限定的平面,該補 償電極與第二電極(41)連接,其形狀大致上相應(yīng)于第一電極(40)的輪廓。
全文摘要
一種給患者注射藥物用的注射裝置,包括具有供針(3a)通過的通孔(3)的表面(5),其特征在于,該注射裝置還包括電容式接近傳感器(12、13、30),用于探測與所述表面(5)接近或接觸的人的皮膚。
文檔編號H03K17/955GK101379704SQ200780003679
公開日2009年3月4日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月31日
發(fā)明者C-C·古根伯格, G·勞查德, M·瑞納德 申請人:阿雷斯貿(mào)易股份有限公司