BRPI0414352B1 - aparelho de injeção - Google Patents

Abstract

"dispositivo de infusão de droga com identificação de tecido usando leitura de pressão". a presente invenção refere-se a um dispositivo de injeção automática que inclui um mecanismo de acionamento e um sensor usado para determinar uma característica interna tal como uma força ou uma pressão interna, gerada durante um processo de injeção. a referida característica é então usada como um parâmetro de controle por um micro processador ou controlador para determinar a pressão de saída do fluido expelido pelo dispositivo. a referida pressão de saída é então usada para identificar o tipo de tecido no qual a injeção está sendo introduzida.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO DE INJEÇÃO".

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se em geral a aprimoramentos do envio de drogas, em particular a sistemas para a injeção/aspiração subcutânea. Mais especificamente, a presente invenção proporciona um método e um dispositivo para a identificação de tipos específicos de tecido (ou tipos de densidade de tecido mole) com base no uso de medição de pressão.

Descrição da Técnica Anterior [002] Dispositivos de bomba de infusão são bem conhecidos na técnica médica, para uso em envio ou fornecimento da medição prescrita ao paciente. A administração das drogas prescritas foi descrita na técnica como a administração a um paciente através de um tubo de infusão e de um cateter associado ou semelhante, desta forma introduzindo a droga por via intravenosa. Os referidos sistemas são em geral capazes de determinar uma oclusão na linha de infusão. Linhas oclusas fazem com que a pressão na seringa aumente. Os sistemas da técnica anterior foram desenvolvidos para identificar um limiar determinado ou para monitorar a pressão para determinar meios de selecionar faixas de pressões de oclusão para garantir a segurança do paciente. As cartas patentes de números 5.295.967; 4.731.058 e 5.080.653 apresentam sistemas (com bombas de seringa ou semelhante) que são adequadas para o uso pretendido de envio de droga intravenosa e mais especifica mente, para monitorar a oclusão durante a infusão. Entretanto, os referidos sintomas não proporcionam meios para o envio ou a aspiração de drogas por via subcutânea por meio de uma agulha hipodérmica. [003] O posicionamento preciso de uma agulha oca dentro dos tecidos para enviar medição dentro das estruturas tissulares tem há muito tempo sido um desafio para a medicina e para a odontologia. A incapacidade de posicionar com precisão a agulha oca dentro de tecidos específicos (isto é, tecido mole) ou órgãos pode conduzir a falha médica objetiva. A localização [004] de tipos de tecidos patológicos (isto é, neoplasia, tumores, cistos e semelhante) é fundamental para a aspiração dos referidos tecidos assim como para a infusão de medicações terapêuticas para tratar as referidas lesões locais do corpo. Conseqüentemente, a localização de um campo anatomicamente específico foi anteriormente ajudada com o uso de radiação de ionização, ultra-som, MRI, estimuladores elétricos, e outros dispositivos diagnósticos invasivos que necessitam de técnicas secundárias sejam empregadas para ajudar o médico a determinar a precisão da colocação da agulha dentro do tecido. [005] Dor, danos tissulares e complicações pós-operatórias tem há muito tempo sido toleradas como efeitos colaterais negativos em decorrência do uso dos sistemas de injeção de envio de drogas hipodérmicas existentes. Isto é bem documentado tanto na literatura odon-tológica como na literatura médica. A dor e os danos tissulares são um resultado direto de um coeficiente de fluxo não controlado em conjunto com pressões excessivas criadas durante a administração de soluções de drogas dentro de espaços tissulares. A resposta de dor subjetiva de um paciente foi demonstrada ser minimizada em coeficientes de fluxo específicos durante a administração da droga. Ainda, foi cientificamente demonstrado que pressões particulares (excessiva sem oclusão em si) para um tipo de tecido específico irá causar danos. Entretanto, os presentes inventores descobriram que a quantidade de dor sentida pelo paciente pode ser minimizada com o uso de uma faixa de coeficiente de fluxo específica em conjunto com uma faixa de pressão de saída especificada durante o envio de fluidos (drogas). Ademais, quando as drogas são enviadas nas referidas faixas baixas prescritas de pressão e de fluxo de fluido, os danos tissulares são também minimizados. É também necessário que o referido sistema apresenta a capacidade de aspirar sob condições controladas de coeficiente e pressão para evitar os mesmos efeitos colaterais negativos durante o movimento do fluido. A patente U.S. 5.180.371 para Spinello, aqui incorporada por referência, apresentou uma invenção, a qual permitiu que um coeficiente fosse ajustado para a droga por meio de uma agulha hipodérmica. A presente invenção entretanto não descreve os meios de determinar, detectar ou monitorar a pressão durante a administração da droga. A patente U.S. 6.113.574 para Spinello descreve um dispositivo de injeção no qual um botão sensor de pressão é usado para determinar durante uma injeção PDL se o líquido a partir de uma agulha é injetado no local adequado, ou se está vazando para fora da boca do paciente ou de algum outro local. Entretanto, a patente não vai de encontro ao problema de identificar o tecido no qual a injeção está sendo aplicada. [006] No início da década de 80, diversos pesquisadores (ver, por exemplo, Rood, The Pressure Created by Inferior alveolar Injections, British Dental J. 144: 280 - 282 (1978); Walton e Abbot, Periodontal Ligament Injection; a Clinicai Evaluation JADA. (Outubro de 1981); Smith e Walton, Periodontal Ligament Injection; Distribution of Injection Solution Oral Surg. 55: 232 - 238 (1983)) claramente demonstraram e concluíram que a pressão criada pelo fluido injetado é fundamental para evitar danos tissulares e a resposta da dor. Variabilidade, diferentes tipos de colágenos e densidades de tecido conectivo resultam em diferentes complacências e capacidade de distensão tissulares. As referidas variações são encontradas entre sujeitos e em sujeitos individuais. Rood no seu artigo de 1978 relata que "a relação entre o coeficiente de injeção e a elevação da pressão claramente observada com volumes menores foi perdida quando 2,0 mL foi injetado. Diversas pressões altas foram registradas e algumas inesperadamente baixas. Diversos traçados mostraram um padrão sugestivo de rompimento tis-sular e é possível que as referidas pressões baixas foram em virtude de o fluido não ser mais contido dentro do espaço pterigomandibular, na medida em que o volume injetado foi similar ao volume anteriormente estimulado do espaço tissular". Conseqüentemente, parece que o coeficiente de fluxo não está diretamente relacionado à pressão durante a injeção intersticial. [007] Smith e Walton descreveram em seu artigo acima identificado e discutido abaixo, que os mesmos realizaram um estudo histo-lógico em animais (caninos) usando uma técnica de calibrar pressões produzidas manualmente. Os mesmos concluíram que o "Volume injetado e o local da agulha não estiveram sempre relacionados à distribuição. A injeção sob pressão moderada ou forte proporcionou penetração do corante mais profunda e mais disseminada". Isto mais uma vez confirma que a pressão é a variável mais importante na distribuição da solução dentro de tecidos e o volume nem sempre está relacionado à pressão produzida. [008] Pashley, Nelson & Pashley em "Pressures Created by Dental Injections" (J Dent Res 1981) usou um transdutor de pressão e coeficiente de fluxo fixo criado por uma seringa tradicional acionada a motor, claramente demonstrou que diferentes tecidos apresentam diferentes complacências tissulares. A variabilidade da pressão intersticial foi estatística e clinicamente significativa mesmo com um coeficiente de fluxo fixo. Portanto, pode se concluir que os mesmos produziram grandes variações de pressão ao se usar um coeficiente de fluxo medido. [009] Pertot e Dejou descreveram em seu artigo "Effects of the force develped during periodontal ligament injections in dogs" (Oral surg. Oral Med. Oral Pathol. 1992) como os mesmos usaram a seringa acoplada a um transdutor de força miniatura e encontraram uma corre- lação positiva entre o número de osteoclastos e a força aplicada no êmbolo da seringa, o que indicou a pressão gerada no espaço PDL aumentou a atividade osteoclástica. A referida experiência indica mais uma vez que a pressão é um fator fundamental a danos tissulares e depende da resistência encontrada e não do coeficiente de fluxo da solução dentro dos tecidos. [0010] As referências da técnica anterior são conhecidas e tentam utilizar um transdutor de pressão para medir a pressão dentro da seringa (ver, por exemplo, patente U.S. 5.295.967). Uma grande deficiência dos referidos sistemas é a incapacidade dos mesmos de ajustar o coeficiente de fluxo e/ou a pressão do fluido para compensar as mudanças nas resistências através do sistema, ou da pressão de saída. (Pressão de saída se refere à pressão de fluido logo a jusante à ponta da agulha dentro do corpo do paciente). Ademais, as referências da técnica anterior falham em proporcionar quaisquer meios de determinar a referida pressão de saída. [0011] A patente U.S. 6.200.218, um pedido de patente parente e aqui incorporado por referência, descreve um dispositivo de injeção automático que inclui um mecanismo de acionamento que faz com que o fluido terapêutico flua a partir de um cartucho suportado pelo suporte de cartucho, a um tubo com uma haste com uma agulha de injeção. O mecanismo de acionamento é conectado a um motor elétrico e um sensor posicionado na saída do motor mede a força aplicada pelo motor ao mecanismo de acionamento. A referida força é então usada para determinar uma característica interna tal como a força ou a pressão interna gerada durante o processo de injeção. A referida característica é então usada com um parâmetro de controle por um microprocessador ou controlador que gera comandos correspondentes ao mecanismo de acionamento. Em uma modalidade particularmente vantajosa, a característica é usada para calcular uma pressão de saída na qual o flui- do ejetado pelo dispositivo através de um tubo alongado. O motor elétrico é então operado de uma tal maneira que a pressão de saída é mantida a um nível predeterminado para garantir que o paciente não sofra dor e/ou dano tissular.

Sumário da Invenção [0012] A presente invenção proporciona um método e um dispositivo que permite que o técnico utilize a densidade de tecido inerente ou a resistência de pressão de fluido dentro daquele tecido para identificar a precisão da colocação da agulha dentro dos tecidos específicos. Cada tecido é dotado de suas próprias características de densidade de pressão, que são representadas como pressões mensuráveis que podem ser obtidas dentro de um determinado tipo de tecido. A densidade ou a resistência do tecido é medida usando a pressão/força de um fluido infundido a partir de um sistema de envio de droga controlado por computador capaz de detectar a resistência de pressão durante a infusão. A medida de resistência de pressão é convertida em um sinal visual assim como audível em bases contínuas. As medições são então apresentadas ao doutor de modo que ele possa determinar ou confirmar se a injeção está sendo enviada aos tecidos corretos. Ademais, as medições são também registradas para revisão posterior e documentação do evento clínico. Os limites superiores de pressão assim como o controle de coeficiente de fluxo podem ser predefinidos para garantir a pressão excessiva e/ou o coeficiente de fluxo não é usado durante o referido processo. [0013] O presente pedido também proporciona um meio alternativo de determinar força ou pressão dentro de um dispositivo de injeção automático. Em uma modalidade, a energia elétrica ou potência usada pelo motor é usado como um parâmetro indicativo de força. Em uma outra modalidade, uma mudança na dimensão dos diversos elementos do sistema de envio de fluido é usada como os parâmetros. A referida mudança dimensional é então convertida em um sinal indicativo de força/pressão interna. Por exemplo, alguns dos elementos que exibem mudanças dimensionais que respondem às forças ou pressões internas aumentadas incluem um cartucho ou suporte de reservatório, incluindo suas asas, o tubo usado para enviar uma droga a partir do cartucho para a peça manual, o cubo de agulha e/ou seus elementos, o sensor para determinar a referida variação de dimensionamento pode por exemplo ser um sensor ótico. [0014] Um terceiro método é de determinar a tensão ou esforço no alojamento do motor e/ou nos membros de suporte do acionador. O calibre de tensão eletrônica padrão pode ser usado para realizar a referida medição. [0015] Em suma, um sistema de acordo com a presente invenção para fornecer um fluido por injeção do mesmo em um paciente, inclui um conjunto mecânico e um controlador elétrico. O conjunto mecânico consiste em um mecanismo de acionamento e uma porção descartável que consiste em um dispositivo de armazenamento de fluido tal como uma seringa, uma carpule e semelhante, e uma seção de envio de fluido que inclui um tubo acoplado ao referido dispositivo de armazenamento de fluido e termina em uma agulha adaptada para ser inserida no tecido do sujeito. O mecanismo de acionamento inclui um alojamento com um motor interno e um elemento de montagem para montar o dispositivo de armazenamento de fluido no alojamento. O dispositivo de armazenamento de fluido inclui um êmbolo de alternância. O acoplamento é usado para mover o êmbolo com o referido motor. Se uma carpule for usada para o dispositivo de armazenamento de fluido, um adaptador é também proporcionado para permitir que a mesma montagem firme também a carpule. A montagem é disposta e construída para firmar as seringas ou carpules dotadas de uma grande variedade de tamanhos. [0016] Um transdutor é usado para ler a força ou a pressão gerada pelo motor e aplicada pelo êmbolo dentro do dispositivo de armazenamento de fluido. Em um aspecto da presente invenção, o transdutor mede a força entre o adaptador de carpule e o restante do alojamento do dispositivo. Em um outro aspecto da presente invenção, o transdutor inclui um dispositivo sensor de seringa indicativo da força ou da pressão da droga dentro do sistema e da pressão de saída. Por exemplo, a mudança de tamanho do tubo pode ser usada como um indício para a referida força ou pressão. Em uma outra modalidade, a pressão dentro do tubo é medida externamente e usada como um meio de determinar a pressão de saída. [0017] O motor, o acoplamento associado ao motor e o controlador eletrônico discutido abaixo são pelo menos parcialmente dispostos dentro do alojamento para proteção. [0018] O dispositivo de armazenamento de fluido é preenchido e o processo de ajuste é iniciado durante o qual os diversos parâmetros operacionais são calculados, recuperados ou recebidos pelo médico. O médico também especifica os coeficientes de fluido e ao pressão de pique de saída e uma quantidade total de fluido a ser dispensada. Então o mesmo opera um controle pneumático tal como um pedal e inicia o fluxo de fluido. Alternativamente, comandos podem ser iniciados pelo médico seja por via eletrônica ou por comandos de voz. Durante a dispensa, a saída do transdutor é usada para calcular a pressão de fluido de saída atual. Caso a referida pressão de saída se aproxime de um determinado limiar, o coeficiente de fluxo de fluido será automaticamente reduzido para evitar uma pressão de saída excessiva, desta forma garantindo que o paciente não sobre dor indevida e que nenhum tecido seja danificado. Diversas características opcionais são também proporcionadas incluindo aspiração, purga, ou carregamento do meio com ou sem ar. [0019] De forma alternativa, o sistema pode ser operado em modo de biopsia no qual a pressão de entrada e o coeficiente de expedição ou de retirada de fluxo de fluido são os parâmetros de controle relevantes. [0020] Através do processo, o médico é proporcionado com informação atualizada constante no processo em andamento, tanto visual como audível, incluindo o coeficiente de fluxo, o volume total ejetado ou aspirado, as pressões de saída ou de entrada e outros parâmetros. O microprocessador auxiliar recebe comandos a partir do microprocessador principal e gera os sinais de acionamento necessários para operar o motor.

Breve Descrição dos Desenhos [0021] A Figura 1 mostra um diagrama que ilustra os componentes principais do dispositivo de infusão de acordo com a presente invenção; [0022] A Figura 2 mostra uma vista ortogonal do mecanismo de acionamento da Figura 1; [0023] A Figura 3 mostra os detalhes internos do mecanismo de acionamento da Figura 1; [0024] A Figura 3A mostra um diagrama de bloco do controlador eletrônico da Figura 1; [0025] A Figura 4 mostra uma vista lateral do alojamento de um diferente tipo de dispositivo de infusão com um adaptador para o sensor de pressão; [0026] A Figura 5 mostra uma vista de extremidade do alojamento 4; [0027] A Figura 6 mostra uma vista ampliada do adaptador da Figura 4; [0028] A Figura 7 mostra uma vista em seção transversal relativamente em diagrama do alojamento da Figura 4; [0029] A Figura 8 mostra uma modalidade alternativa de um calibre de pressão usando o tamanho do tubo; [0030] A Figura 9 mostra outra modalidade de um calibre de pressão usando o tamanho do tubo; [0031] A Figura 10 mostra um gráfico de pressão típico que varia para as injeções em quatro tipos de tecidos diferentes.

Descricão Detalhada da Invenção [0032] O sujeito da presente invenção pertence ao sistema de envio de drogas tais como anestésicos sob pressão nos tecidos do paciente. Ainda importante, em virtude de uma variedade de fatores, o fluido injetado se dispersa através do tecido em diferentes coeficientes, fazendo com que a pressão de saída de fluido varie. O presente inventor descobriu que a referida pressão de saída (ou a pressão interna relacionada à pressão de saída) é indicativa e pode ser usada apara identificar diversos tipos de tecidos. [0033] O conjunto mecânico para o sistema em questão é ilustrado nas figuras 1 e 2, e o controlador eletrônico 150 para o sistema é mostrado na Figura 3. [0034] Um sistema de envio de droga 10 construído de acordo com a presente invenção inclui um mecanismo de acionamento 12, um tubo de envio 14 e uma haste 16 terminando com uma agulha 17. Mais particularmente, a seringa 90 (ou outro dispositivo de armazenamento de fluido) é montado no mecanismo de acionamento com uma extremidade do tubo 14 sendo acoplada a seringa 90. O mecanismo de acionamento 12 opera um embolo 94 para seletivamente ejetar fluido para fora através do tubo 14 haste 16, e agulha 17 ou alternativamente para inserir fluido. O mecanismo de acionamento 12 está associado com um controlador externo para selecionar os diversos parâmetros operacionais discutidos em maiores detalhes abaixo. O referido controlador externo pode ser proporcionado no alojamento do mecanismo de acionamento ou pode ser proporcionado como uma unidade de controle separada 18 acoplada ao mecanismo de acionamento 12 por meio de um cabo 20. A unidade de controle 18 pode ser por exemplo um PC ou um laptop. Alternativamente, a unidade de controle 18 pode ser interna. [0035] Detalhes do mecanismo de acionamento 12 são vistos na Figura 2. O mecanismo de acionamento 12 inclui um alojamento 22 com a superfície de topo 24 e uma superfície intermediária disposta abaixo da superfície de topo 24. Na superfície 26 é formado um trilho 28 que se estende ao longo do eixo longitudinal do alojamento 14. Uma plataforma 30 que é disposta no trilho 28 pode ser alternada para frente e para trás em paralelo com o referido eixo longitudinal, como descrito em maiores detalhes abaixo. [0036] Na superfície de topo 24, está um grampo 40. O grampo 40 apresenta um corpo geralmente em forma de "C". Um parafuso com uma cabeça 48 se estende através de um orifício roscado (não mostrado) no corpo do grampo 40. A plataforma 30 apresenta uma fenda 56. [0037] Dentro do alojamento 22, é proporcionado um motor 66 (figura 3). Roscado através do motor 66 há um parafuso sem fim 72. O parafuso sem fim 72 é disposto de modo que na medida em que o motor 66 é ativado, o parafuso sem fim 72 se move em uma direção ou em outra, dependendo da sua direção de rotação, em paralelo com o eixo longitudinal do alojamento 22. Uma extremidade do parafuso sem fim 72 é fixada de forma não rotatória ao acolchoamento 74, acoplada à plataforma 76. Duas hastes curtas 80 são usadas para acoplar os acolchoamentos 74 à plataforma 76, para evitar a transmissão das forças de rotação geradas pelo motor 66 à plataforma 76. [0038] Duas colunas ou hastes 82, 84 se estendem entre as plataformas 30 e 76 e fixam os referidos dois membros juntos. As referidas hastes 82, 84 são deslizavelmente suportadas por dois pares de buchas 68, 70 no alojamento 22. Exceto pelas referidas buchas, as plataformas 76 e 30 estão flutuando respectivamente dentro e fora do alojamento 22. As hastes 82, 84 se estendem através da parede 86 que se estende entre as superfícies 24 e 26 por meio dos orifícios (não mostrados). O trilho 28 é oco e alinhado com o parafuso sem fim 72 para permitir que o parafuso sem fim 72 se mova longitudinalmente ao longo do seu eixo através do alojamento 22. [0039] Tipicamente, a seringa 90 apresenta um barril 92 na superfície 24. O barril 92 apresenta uma aba de dedos que se encontra em uma fenda formada na face 24. A aba de dedos e a fenda foram omitidas dos desenhos para maior clareza. A seringa 90 também inclui um êmbolo 94 alternado dentro do barril 92 por em iodo eixo 93. O eixo termina em um acolchoamento de dedos 96 que se encontra em uma fenda é fixada ao alojamento 22 por meio do grampo 40 e do parafuso 48. A seringa com uma trava Luer 95 usada para conectar a seringa ao tubo 14. [0040] Quando o motor 66 é acionado, como discutido abaixo, o mesmo força o parafuso sem fim 72 para mover em uma direção ou em outra. O parafuso sem fim por sua vez, força as plataformas 30, 76 e as hastes 82 e 84 para se moverem em uníssono da mesma forma, desta maneira forçando o êmbolo 94 a alternar dentro do cilindro 92. os únicos elementos que se movem para dentro e para fora do alojamento são as hastes 82 e 84. Conseqüentemente, a maioria dos elementos fundamentais do sistema são protegidos dentro do alojamento contra violação, ou fluidos que espirram. Ademais, o mecanismo de acionamento 12 é adaptado para receber e operar com seringas de diversos diâmetros e comprimentos. De forma similar, o tubo de envio 14, a haste 16 e a agulha 17 podem apresentar qualquer tamanho desejado. Mais detalhes da seringa e do mecanismo de acionamento, do parafuso sem fim e do acoplamento do mesmo à plataforma 30, são descritos na patente U.S. 6.200.289. Ademais, a referida patente descreve também uma célula de carga 78 disposta entre a plataforma 76 e o acolchoamento 74 e disposta para transmitir e medir a força entre o acolchoamento 74 e a plataforma 76. A referida célula de carga 78 é bidirecional de modo que a mesma pode medir tanto a tensão como o esforço dependendo de se o parafuso sem fim 72 está se movendo para a esquerda ou para a direita, conforme determinado na Figura 3. Na presente invenção, outros meios são descritos que substituem a referida célula de carga. [0041] Em uma modalidade, o aparelho inclui um par de sensores de pressão 78A e são dispostos entre o acolchoamento de dedos 96 e as paredes da fenda 56. Os sensores 78A são dispostos para medir a força aplicada entre a plataforma 30 e o acolchoamento de dedos 96. [0042] Em uma outra modalidade, os sensores 78B são proporcionados entre as buchas 68 e as paredes laterais do alojamento 22. Desta maneira, os sensores 78B podem medir a força (ou esforço) resultante da força aplicada pelo motor no êmbolo da seringa 94. De forma alternativa, uma célula de carga similar pode ser disposta entre a aba da seringa e o alojamento 22. Os sensores podem ser células de carga, por exemplo, uma célula de carga Modelo S400, produzida pela SMD, Inc., de Meridien, Connecticut. [0043] Ainda em uma outra modalidade, mostrada na Figura 1, o tubo 14 passa através de um orifício em um calibre de tamanho 54. Quando o tubo 14 é pressurizado, o mesmo se expande, e portanto, o tamanho do tubo é indicativo da pressão aplicada ao mesmo pelo êmbolo. O calibre de tamanho 54 monitora o tamanho (por exemplo, dimensão de seção transversal, ou diâmetro) do tubo 14 e proporciona o referido parâmetro ao controlador principal 18. Por exemplo, o calibre 54 pode incluir um ou mais LEDs e uma estrutura de sensores de luz com os tubos dispostos entre os mesmos. O tamanho do tubo é determinado pelo número e/ou posição dos sensores de luz obscurecidos pelo tubo. [0044] A Figura 8 mostra uma seção transversal de um outro calibre 54A que pode ser usado em vez do calibre 54. O mesmo consiste em uma base B com uma fenda de suporte S do tubo T. Uma cobertura articulada C sustenta o tubo T no lugar. Um sensor de força FS oferecido fora do invólucro é inserido através de um orifício H e se encontra contra o tubo T. Na medida em que o tubo se expande e se contrai em virtude de mudanças de pressão, o mesmo aplica força no sensor de força. Os dados experimentais mostram que o referido calibre 54A apresenta uma saída relativamente linear e fácil de calibrar as diversas pressões. [0045] A Figura 9 mostra outro calibre 54B que pode ser usado em vez do calibre 54. O referido calibre é similar àquele na Figura 8 com exceção de que a ranhura é realizada na cobertura Ceo tubo se encontra na plataforma flutuante P disposta acima do sensor de força. A força gerada pela pressão dentro do tubo é transmitida pela plataforma flutuante P para o sensor de força FS. Mais uma vez, a resposta do referido calibre é linear e fácil de calibrar. [0046] A Figura 3A mostra um diagrama de bloco do controlador eletrônico 150. O controlador 150 inclui dois microprocessadores: um microprocessador principal 152 e um microprocessador auxiliar 154. O microprocessador auxiliar 154 é usado para orientar os sinais que atualmente acionam o motor 66 e para coletar informação relativa à posição das plataformas 30, 76. [0047] O microprocessador principal 152 é usado para coletar as informações relativas ao restante do sistema, incluindo a seringa 90, o seu conteúdo, o tubo 14, a haste 16 e assim por diante, e para gerar os sinais de controle para o microprocessador auxiliar 154, necessá- rios para a operação do motor 66 para enviar os conteúdos da seringa 90. [0048] Fisicamente, um microprocessador auxiliar 154 e seus circuitos associados são dispostos dentro do alojamento 22. O microprocessador principal 152 é incorporado dentro da unidade de controle 18, a qual é acoplada ao alojamento 22 através do cabo 20 como mostrado na Figura 1. O microprocessador 152 está associado com a memória 160, os dispositivos de entrada 162, exibem os dispositivos 164 e uma interface 164. [0049] A memória 160 é usada para armazenar o programa e os dados para o microprocessador principal 152. Mais especificamente, a memória 160 é usada para armazenar seis ou mais bancos de dados, cada um dos referidos bancos de dados sendo dedicado à informação a seguir: (a) seringas; (b) tubos; (c) agulhas; (d) fluidos; (e) parâmetros direcionais; e (f) perfis que consistem em uma pluralidade de parâmetros para um procedimento particular a ser realizado. Cada um dos referidos parâmetros é usado para determinar os sinais de controle gerados para o microprocessador auxiliar 154. Cada um dos referidos bancos de dados contém os parâmetros apropriados para os diversos produtos comercialmente oferecidos, ou alternativamente, parâmetros de dados para uma configuração particular é informada através de dispositivos de entrada 102 e são confirmados no dispositivo de tela 164. Os referidos dispositivos de entrada podem incluir um teclado, uma tela de toque, um mouse, assim como microfones. Se um microfone for incluído, os comandos de voz são interpretados por um circuito de reconhecimento de voz 162A. [0050] O dispositivo de tela 164 é adicionalmente usado para proporcionar uma indicação assim como as instruções da operação do sistema 10. Os comandos para a operação do motor 66 são gerados pelo microprocessador principal 152 e transmitidos a uma interface 162. O microprocessador 152 é adicionalmente proporcionado com um speaker 165 usado para proporcionar as diversas mensagens orais, incluindo palavras faladas pré-registradas ou palavras sintetizadas (geradas pelo circuito de voz sintetizado 165A), toques, e assim por diante, para proporcionar instruções ao médico e para proporcionar outras informações sobre o estado atual de todo o sistema e de seus elementos sem a necessidade do médico olhar para a tela todas as vezes. [0051] O microprocessador auxiliar 154 recebe os referidos comandos através do cabo 20 ou de outro meio de conexão e interface 170. [0052] Também associado ao microprocessador auxiliar 154 estão um ou mais sensores de posição 172 e um circuito de acionamento do pulsador 174. Conforme anteriormente mencionado, a força ou a pressão gerada dentro do sistema é medida pelos sensores 78A, 78B, 54, 54A, 54B. [0053] Também associado ao microprocessador auxiliar 154 está um pedal o botão de pé 176. De forma preferida, o pedal 176 consiste em uma câmara de ar com uma parede lateral flexível sendo disposta para mudar o volume de ar e de pressão dentro da referida câmara em resposta à ativação por um operador humano. Um sensor de pressão (não mostrado) é parte do pedal e é disposto para proporcionar informação sobre a preferida pressão ao microprocessador auxiliar 154 por meio do conversor de A/D correspondente 190. os pedais deste tipo são bem conhecidos na técnica e portanto os detalhes do mesmo foram omitidos. [0054] A seqüência de operação para o sistema 10 é similar àquelas descritas na patente U.S. 6.200.289 e não são repetidos aqui. Ademais, o algoritmo descrito na referida patente é também aplicável para conversão do parâmetro obtido a partir dos sensores 78A, 78B ou 54 dentro de uma pressão de saída correspondente. [0055] Em uma outra modalidade, a energia necessária para acionar o motor 66 é monitorada. Por exemplo, o controlador principal 150 pode ser proporcionado com um medidor de potência P que monitora a referida potência, por exemplo, ao medir a voltagem e a corrente aplicada ao mesmo. A referida potência, evidentemente, é indicativa da força aplicada pelo motor e é usada da mesma maneira que a saída dos sensores 78A, 78B ou 54. [0056] O sistema foi descrito até o momento como processo de injeção. Entretanto, é obvio para aqueles versados na técnica que o mesmo pode ser usado de forma tão eficaz para realizar biópsia, por exemplo, para realizar punção lombar, ou outros procedimentos anae-róbicos similares. Essencialmente os mesmos procedimentos podem ser usados para o referido processo, com algumas modificações menores. Por exemplo, em vez de definir uma pressão de saída, o médico pode agora definir uma pressão de entrada. [0057] Em uma modalidade discutida até então, é assumido que um fluido é dispensado a partir da seringa 90 e, portanto, a referida seringa 90 deve ser pré-carregada com o referido fluido seja pelo fabricante, ou deve ser preenchida no campo pelo médico ou pelo assistente antes do início de qualquer operação. Em muitos procedimentos, entretanto, é mais desejável se proporcionar que o fluido seja dispensado em um cartucho. A patente U.S. 6.152.734 comumente cessio-nada, descreve um dispositivo de injeção que inclui um alojamento com um eixo acionado a motor. O suporte de cartucho recebe um cartucho com um anestésico. O suporte é dotado de uma parede de topo conectada à extremidade proximal de um tubo. A extremidade distai do tubo é usada para enviar um anestésico através da sua extremidade distai. De acordo com a presente invenção, um módulo sensor é adicionado no topo do alojamento. Primeiro com referência às figuras 4, 5 e 6, o alojamento 300 apresenta uma superfície de topo 302 e uma su- perfície dianteira 304. Dispostas na superfície dianteira 304 estão uma pluralidade de luzes indicadoras e um ou mais botões de controle 308. De acordo com a presente invenção, o módulo sensor 310 é montado na superfície de topo 302. O referido módulo 310 inclui a sua própria superfície superior 312 e superfície dianteira 314. Na superfície dianteira 314 se encontra uma tela LCD 316. [0058] Na superfície de topo 312 é proporcionado um receptáculo 318 e um orifício 320 dotado do mesmo formato e de tamanho que os elementos correspondentes no tipo do alojamento 330 descrito e ilustrado na patente U.S. 6.152.734. Com referência agora à Figura 7, fixado ao módulo 310 está um cartucho 322 conectado à extremidade proximal de um tubo 324. A extremidade distai do tubo é conectada à seringa, ao cateter ou outro meio de injeção similar (não mostrado). Quando não em uso, o referido meio de injeção pode ser armazenado no orifício 320. A porção de fundo 326 do suporte de cartucho 322 é configurada de modo que o mesmo pode ser inserido rápida e facilmente dentro do receptáculo 318 e formar uma encaixe de interface com o mesmo. Como é descrito na patente U.S. 6.152.734, de forma preferida um acoplamento de rápida conexão é proporcionado entre o fundo 328 e os receptáculos 318 de modo que o suporte de cartucho 322 pode ser rápida e facilmente instalado sobre e removido a partir do receptáculo. O suporte de cartucho 322 suporta o cartucho com um anestésico ou outra substância medicinal (não mostrada). [0059] Importante, de acordo com presente invenção, um ou mais sensores 328 são posicionados entre o fundo 326 do suporte de cartucho e as paredes do receptáculo 318. Os referidos sensores podem ser sensores de pressão ou outros sensores similares usados para monitorar a força aplicada ao líquido que é ejetado através do tubo 324. [0060] Conforme discutido acima, disposto no alojamento 300 está um êmbolo 332. O módulo 312 suporta de forma opcional o sensor de êmbolo 330 que é disposto em proximidade ou em contato com o êmbolo 332. Na medida em que o êmbolo se move para cima, a ponta do mesmo penetra no cartucho dentro do suporte do cartucho 322 e força o conteúdo do mesmo a ser ejetado através do tubo 324. O movimento do êmbolo 324 para baixo provoca a aspiração. O sensor de êmbolo 330 mede a direção, e opcionalmente, o coeficiente de movimento do êmbolo 332. [0061] O referido êmbolo 332 é alternado verticalmente pelo motor 334. O motor 334 é controlado por um controlador 336. Os sensores 328 e 330 são acoplados a uma interface 338. a referida interface transmite a informação a partir dos sensores 348, 330 ao controlador 336. O controlador então opera o motor e faz com que o êmbolo 332 opere da mesma maneira, e usando o mesmo algoritmo como o êmbolo 94 nas figuras 1 a 4. A informação associada com a referida operação, e qualquer outra informação, é exibida na tela 316. [0062] Na referida disposição, os sensores podem também ser usados para detectar as operações básicas da unidade tal como purga ou auto-retração do referido êmbolo. Na medida em que o suporte de cartucho é inserido no soquete da unidade de acionamento, os sensores de pressão detectam a colocação dos mesmos e então irão automaticamente purgar o ar a partir da linha de tubo preparando o sistema para uso. Quando o suporte de cartucho é removido da unidade, o sensor de pressão pode detectar a remoção e permitir a retração automática do êmbolo para a posição "inicial". Conseqüentemente, os sensores de pressão desempenham um papel de múltiplos propósitos de detectar a pressão de saída assim como as operações básicas da unidade de acionamento. [0063] Importante, a pressão pode também ser usada como um critério para determinar o tecido no qual o fluido está sendo injetado pelo dispositivo. Autores anteriores investigaram as indicações clínicas da pressão intersticial durante as injeções dentárias. Os presentes inventores conduziram a pesquisa que demonstra que com o uso do dispositivo aqui descrito, as pressões subcutâneas intersticiais podem ser precisamente medidas e registradas em tempo real. Foi também determinado que uma determinada faixa de pressões obtida com o dispositivo podería ser prontamente identificada e associada aos tipos de tecidos específicos. As pressões intersticiais geradas foram correlacionadas aos tipos de densidades de tecido para locais anatômicos particulares. [0064] Fibras de colágeno compactadas e densamente orgânicas tais como aquelas encontradas em determinados tecidos orais, tal como nos ligamentos periodontais e palato gengival duro, reduzem a habilidade para a difusão de fluido injetado, isto é, os fluidos são contidos em uma área pequena. A referida capacidade reduzida de tecidos mais densos de permitir a rápida distribuição de drogas, resulta em uma pressão interna mais alta durante as injeções. De forma diferente, os tecidos frouxamente organizados com um estroma conectivo composto de uma matriz de colágeno interposta com fluido intersticial e tecidos adiposos como aqueles encontrados na dobra muco-bucal e na fossa infra-temporal, resulta em pressão intersticial mais baixa, como em resultado da droga que está sendo disseminada através de uma área de tecido maior. [0065] A partir da referida observação, foi feita conjetura que há uma correlação ente o tipo de densidade de tecido e o processo de injeção. Mais especificamente, testes foram conduzidos nos seguintes tipos de injeções: [0066] Grupo 1: injeções intra-ligamentos (PDL) (a.k.a. injeção de ligamento periodontal), Grupo 2 - injeção palatal alveolar superior média anterior s(PI), Grupo 3 - infiltração bucal supra-periosteal (SBI) e o Grupo 4-o bloco do nervo alveolar inferior (IANB). A Figura 10 mostra as várias pressões obtidas durante as referidas injeções, e claramente ilustra o conceito de usar pressão (de forma preferida pressão de saída) como um meio de identificação de tecidos. [0067] Em geral, os tecidos podem ser categorizados nos tipos a seguir: Tipo 1 - tecidos de baixa densidade, compreendidos de matriz de tecido conectivo frouxamente organizado, interposta com tecido adiposo, fluidos intracelulares e volumes pequenos de fibras de colá-geno organizadas presentes. Exemplos dos referidos tipos de tecido são os tecidos conectivos subcutâneos da mucosa maxilo-bucal e a fossa infra-temporal. Exemplos de injeções realizadas nos referidos tipos de tecidos incluem; infiltração bucal e bloqueio do nervo alveolar inferior.

Tido 2 - Tecido de densidade moderada, compreendido de uma combinação de feixes de fibras de colágeno densamente compactadas interpostos com uma pequena quantidade de tecidos glandulares e/ou tecido adiposo. Uma quantidade relativamente pequena de fluidos intracelulares é encontrada nos referidos tecidos. Os tecidos de densidade moderada poderíam também ser representados por tecido muscular da cavidade oral. Um grau moderado de organização de colágeno é encontrado nos referidos tipos de tecidos. Os tipos de tecidos são representados pela gengiva palatal adjunta, tecidos gengivais fixados ou tecidos musculares da cavidade oral. Exemplos de injeções realizados nos referidos tipos de tecidos incluem; injeções palatais ou injeções dentro da gengiva adjunta.

Tipo 3 - tecido altamente denso composto predominantemente de matrizes de fibras de colágeno altamente organizadas e densas. Exemplos dos referidos tipos de tecidos são o ligamento peri-odontal e as ligações dos tendões musculares, um exemplo de uma injeção realizada neste tipo de tecido é a injeção PDL. [0068] Ademais, o uso das referidas técnicas pode ser expandido para identificar tanto tecidos mineralizados quanto os não-mineraliza-dos, e mesmo os fluidos a seguir: Tecidos não mineralizados: Tecidos macios, tecidos conectivos, derme (pele) Ligamentos Tecidos adiposos (gordura) Músculo Tendões Tecidos nervosos Vasos Tecidos mineralizados: Córtex ósseo Medula óssea Cartilagem Dentes Neoplasma: Lesões duras e moles Lesões preenchidas de fluido Hematomas Cistos Fluidos: Fluidos extracelular e intracelular Fluidos intracapsular das juntas Fluidos intracranianos Fluidos cérebro-espinhal Fluido de linfa [0069] Como descrito acima, o dispositivo de injeção monitora de forma contínua a pressão, e de forma preferida a pressão de saída do fluido durante a injeção. Com base nas tabelas armazenadas na sua memória, o dispositivo é capaz de determinar o tipo de tecido no qual a injeção está sendo injetada. A referida informação é exibida ao médico (ou outro profissional). O médico pode então confirmar que está realizando a injeção nos tecidos desejados. Ademais, para cada tipo de tecido, limites de pressão e/ou de coeficientes de fluxo máximos permissíveis pré-selecionados são armazenados definindo seja as máximas pressões recomendadas que o paciente possa em geral tolerar, ou outro critério. Os parâmetros são armazenados na memória 150 na medida em que a pressão se aproxima do limite, um alarme visual e/ou audível é gerado para o médico. Ademais, os dados de descrição do processo total de injeção são armazenados para análise futura, como discutido anteriormente. [0070] As técnicas aqui descritas são igualmente aplicáveis aos tecidos humanos e animais. [0071] Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência às diversas modalidades particulares, deve ser entendido que as referidas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios da presente invenção. Assim, as modalidades descritas em particular devem ser consideradas exemplificativas, não limitantes, com relação às reivindicações a seguir.

Claims (17)

1. Aparelho de injeção, compreendendo: um alojamento (22); um mecanismo de bombeamento (12) no referido alojamento (22); um recipiente de fluido (90) acoplado ao alojamento (22) e ativado pelo mecanismo de bombeamento (90) para bombear fluido, o fluido saindo em uma pressão de saída, sendo que o recipiente de fluido (90) inclui dispositivo de injeção (17) para a administração de fluido em uma pressão de saída a um tecido biológico receptor do fluido; um sensor (78, 78A, 78B) disposto para determinar a referida pressão de saída baseado em um parâmetro medido de pelo menos um entre o mecanismo de bombeamento (12) e o recipiente de fluido (90); e um controlador (18) que recebe a referida pressão de saída; caracterizado pelo fato de que o referido controlador (18) possui pelo menos uma memória (160) e um microprocessador (152), a mencionada memória (160) armazenando uma pluralidade de pressões conhecidas correspondentes a diferentes tecidos de pacientes, o microprocessador (152) gerando uma saída indicativa de um tecido biológico que recebe o referido fluido baseado na correspondência entre a dita pressão de saída e uma das referidas pressões conhecidas.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um sensor de pressão (78A) que lê a pressão dentro do mecanismo de bombeamento (12) e uma calculadora que recebe a pressão e deriva a mesma em resposta à pressão de saída.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida memória (160) contém informação que correlaciona as pressões de saída aos tipos de tecido, sendo que o controlador (150) compara a pressão de saída com a referida informação e gera a saída de acordo com a informação.

4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o referido sensor (78) é disposto para permitir a detecção e a identificação de tipos específicos de tecidos biológicos com base nas pressões de saída.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de bombeamento (12) inclui um êmbolo (94) que realiza movimentos alternados dentro do recipiente (90) e um motor (66) que responde a sinais a partir do controlador (18) e aciona o referido êmbolo (94).

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sensor (78B) é disposto entre o referido motor (66) e o êmbolo (94) para ler a força aplicada ao êmbolo (94).

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de bombeamento inclui um tubo (14) flexível que conduz o fluido ao tecido biológico, e onde o sensor (78) é acoplado ao referido tubo (14) flexível.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o tubo (14) se expande e se contrai radialmente em resposta à pressão de fluido e onde o sensor (78) inclui um suporte de tubo (54) que suporta pelo menos uma porção de tubo (T) em uma posição pré-selecionada e um sensor de força (FS), ativado pela referida porção dentro do suporte.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o suporte (54A) inclui uma base com uma fenda (S) que suporta a porção de tubo (T), a cobertura dobrada sobre a base e sustentando o tubo (14) no orifício.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender um furo (H) que passa pela fenda (S) com o sensor de força (FS) sendo disposto no furo.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o suporte inclui uma base (B), uma placa flutua-dora (P) que se encontra na base (B), e uma cobertura (C) que suporta a porção de tubo (T) com a referida placa flutuadora (P).

12. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sensor de força (FS) lê a força entre a placa flutuadora e a base.

13. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sensor (78) inclui um sensor de tamanho (54) que lê a dimensão do tubo (14).

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o sensor (78) inclui uma fonte de luz e um sensor de luz que gera um sinal de saída indicador da pressão interna dentro do tubo (14).

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender uma fonte de energia que proporciona energia ao mecanismo de bombeamento (12), sendo que o sensor (78B) determina a energia proporcionada ao mecanismo de bombeamento (12) para determinar a pressão de saída.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de bombeamento (12) inclui um suporte de cartucho (322) para um cartucho que contém o fluido.

17. Aparelho de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o sensor (78B) inclui um sensor de carga (328) disposto entre o alojamento (22) e o suporte de cartucho (322).