CN110234373B - 在线实时大规模疫苗接种和数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
用于大规模疫苗接种的系统包括多个便携式电子注射器、移动过程管理器和数据库。每个便携式电子注射器包括:用于将测定量的至少一种疫苗施用于身体皮肤/组织的至少一个针头;以及用于在发生注射错误或需要疫苗接种指示时提供指示的指示器系统。移动过程管理器与多个注射装置进行无线通信并控制大规模疫苗接种。过程管理器通过WI‑FI向所有注射装置并行地发送任务数据,实时从每个注射器接收疫苗接种指示,还接收注射错误和疫苗接种过程数据,大致在错误发生的实时向疫苗接种过程监督员发出警报,并且通过蜂窝和/或因特网传输将来自每个注射器的注射数据传输到数据库。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年11月17日提交的美国临时专利申请62/423,216的优先权,该临时专利申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明大体涉及大规模疫苗接种装置,并且具体地涉及自动大规模疫苗接种装置。
背景技术
疫苗接种可用于预防和/或减少疾病对生物的影响。它们可以在人或动物的生命的各个阶段施用,这取决于该疫苗被设计用于预防或治疗的疾病的类型。例如,在家禽中,一些疫苗可以在雏鸡孵化的第一天施用,而其他疫苗可以在雏鸡几周大时施用,并且在一些情况下在它们几个月大时施用。
动物疫苗接种通常涉及在基本同一时间给许多动物接种疫苗。这些动物可能都是同一牧群或羊群的一部分,有时可能包括来自邻近牧群(或羊群)的动物,这些动物有时可能达到数百甚至数千只。大规模疫苗接种装置经常用于进行这些疫苗接种;这些装置中的大多数通常配置为自动或半自动地操作。
大规模疫苗接种装置的一个示例描述于WO 2004/101060 A2、“用于大规模注射的自动注射器”中,其描述了“适于由用户携带以用于大规模注射医疗材料的注射组件。该组件包括适于推送预定剂量的医疗材料的给药单元(100.1)、适于驱动所述给药单元的推进工具、用于供应医疗材料的工具、控制器(200)以及自动注射器(500),自动注射器(500)包括壳体、能够被容纳或突出以排出从壳体单元接收的医疗材料的可移动针头。接触传感器和定位传感器将信息传递给控制器(200),控制器(200)命令推进工具以及给药单元(100.1)和针头自动推送医疗材料。该组件可以设置有用于供应抗菌材料以在注射之间对针头进行消毒的工具,在给人注射的情况下,该组件包括针头盒以便更换针头。该设备可以设置有电子或物理标记用于记录”。
另一示例描述于US 6,796,964 B2、“自动兽用药物输送系统”中,其描述了“用于给各种家禽或牲畜施用兽用药物或疫苗的电动、无柱塞、无阀可调节兽用输送系统。该输送系统包括可充电电池,该可充电电池定位成为电动马达提供动力,该电动马达用于驱动蠕动泵,该蠕动泵推进预定量的流体药物通过系统输送。该系统通过电子控制单元来实现流体药物的可调剂量控制,该电子控制单元使用光电传感器来校准剂量。兽用输送系统包括若干手持式注射装置,根据所需的用途从中进行选择,每个手持式注射装置具有按钮触发器、至少一个针头、前灯、信号灯、可选的染料标记工具以及用于在输送药物时混合药物的可选的混合腔室,手持式注射装置通过快速连接流体联接器容易地连接和断开以与系统流体连通,并且通过9针放大器电连接器以与控制单元电子通信”。
大规模疫苗接种装置的第三示例描述于US 7,802,541、“家禽疫苗接种设备和方法”中,其描述了“描述了一种用于同时提供多个家禽的疫苗接种的设备。可以在一次操作中进行颈部注射、乳房注射、两次翼部注射和眼雾或滴眼。该设备将鸟保持就位以获得精确的注射位置,从而减少对疫苗的浪费。通过大大减少疫苗接种过程中人工处理鸟类,可以最大限度地减少过程中鸟类受伤的风险。通过减少这一过程中所需的劳动力,也可以降低疫苗接种成本”。
大规模疫苗接种装置的其他示例描述于US 3,949,746;US 6,858,020;US 2006/0247578A1;和US 5,269,762中。
最后,转让给本发明的共同受让人的美国专利公开2015/0174321描述了一种用于一次注射多种疫苗并用于维持疫苗质量的多针头注射器。
发明内容
因此,根据本发明的优选实施例提供了一种用于大规模疫苗接种的系统。该系统包括多个便携式电子注射器、移动过程管理器和数据库。每个便携式注射器包括用于将测定量的至少一种疫苗施用于身体组织的至少一个针头以及在发生注射错误或需要疫苗接种指示时提供指示的指示器系统。所述移动过程管理器与所述多个注射装置进行无线通信并控制大规模疫苗接种,从每个注射装置实时接收疫苗接种指示、注射错误和疫苗接种过程数据,以及大致在错误发生的实时向疫苗接种过程监督员发出警报。该数据库与至少一个移动过程管理器进行互联网和/或蜂窝通信,并接收疫苗接种指示、注射错误和疫苗接种过程数据。
此外,根据本发明的优选实施例,移动过程管理器实现在智能手机、平板电脑或计算机化单元上。
此外,根据本发明的优选实施例,无线通信是本地WI-FI连接。
此外,根据本发明的优选实施例,移动过程管理器将注射任务参数并行地下载到多个注射器。任务数据包括但不限于:疫苗的数量、每种疫苗的剂量、农民数据、注射装置操作员的姓名、每针头的注射次数等。
另外,根据本发明的优选实施例,每个注射装置具有相关联的用户单元,在该用户单元上安装有指示灯,该指示灯在疫苗接种指示或注射错误中的一个发生时点亮。
此外,根据本发明的优选实施例,疫苗接种指示是注射器状态指示、电池水平、针头更换、每个瓶中的疫苗低水平和/或每个注射器的注射次数。
更进一步地,根据本发明的优选实施例,疫苗接种过程数据包括进行的注射次数、进行注射的时间和每次注射时疫苗的温度中的至少一种。
此外,根据本发明的优选实施例,过程管理器还包括至少用于读取与注射装置中的每一个相关联的唯一编号的NFC(近场通信)单元。
此外,根据本发明的优选实施例,每个注射装置还包括至少用于读取与每个待注射的动物相关联的RFID标签的RFID(射频识别)读取器。
此外,根据本发明的优选实施例,每个注射装置还包括防刺伤机构。
例如,根据本发明的优选实施例,防刺伤机构包括:覆盖每个针头的注射头;用于用户使注射头从针头的作用端缩回的切换触发器;连接在触发器和注射头之间用于在触发器被激活时移动注射头的抑制器;以及用于在触发器未被激活时将机械抑制器锁定在锁定位置的锁定器。
此外,根据本发明的优选实施例,切换触发器包括机械触发器和至少两个微动开关,所述至少两个微动开关串联连接并指示触发器的移动和注射头的移动。
此外,根据本发明的优选实施例,每个注射器包括位于所述至少一种疫苗的路径的端部和/或紧邻注射头的加热元件(例如温度控制加热元件)。
另外,根据本发明的优选实施例,注射头包括用于标记身体组织的压印垫。
或者,根据本发明的优选实施例,注射器包括喷雾罐和用于激活喷雾罐以标记身体组织的标记机构。
此外,根据本发明的优选实施例,注射头包括消毒材料。
更进一步地,根据本发明的优选实施例,注射头包括用于抓取身体组织上的皮肤的一对抓取器,以及每个抓取器各一个的用于在皮下注射期间保持所述一对抓取器关闭以及在其他情况下打开所述一对抓取器的一组铰链。
此外,根据本发明的优选实施例,每个注射器包括朝向注射区域用于在注射期间照亮所述注射区域的投光器。
此外,根据本发明的优选实施例,注射头包括用于连接注射头和抑制器以及将注射头从抑制器移除的连接部。
此外,根据本发明的优选实施例,其中第一微动开关检测与机械触发器的接触,并且第二微动开关检测与身体组织的接触。
或者,根据本发明的优选实施例,该系统包括用于检测疫苗在何时流动以及与身体组织的接触在何时已停止的注射错误检测单元。
此外,根据本发明的优选实施例,该系统还包括用于在注射仍在进行中时振动的振动器。
此外,根据本发明的优选实施例,注射器还包括每个针头各一个的注射头。每个注射头包括固定壳体、可移动壳体和突出限制器。固定壳体具有将注射头覆盖在针头上连接到注射器的连接部。可移动壳体具有将可移动壳体连接到抑制器的抑制器连接部。固定壳体和可移动壳体在其中具有用于针头的针头壳体。突出限制器限定当可移动壳体被抑制器移动时可移动壳体从固定壳体延伸的多少,从而限定当注射头缩回时针头突出的长度。
或者,根据本发明的优选实施例,每个注射头包括可连接到注射器的固定壳体、在其侧面具有孔的可移动壳体、疫苗腔室和按压单元。疫苗腔室可连接到注射器内的疫苗管,针头连接到疫苗腔室并与所述孔对齐。当可移动壳体被压入身体组织的皮肤时,按压单元将疫苗腔室按压到所述侧面,从而按压针头使其通过所述侧面的孔并将针头按压在皮肤的其他部分下方。
此外,根据本发明的优选实施例,所述至少一个针头是两个针头,并且每个注射器包括用于改变两个针头之间的距离的可变位置系统。
此外,根据本发明的优选实施例,所述数据库可通过网络访问。
另外,根据本发明的优选实施例,所述数据库使得能够实现疫苗接种过程的可追溯性。
或者,根据本发明的优选实施例,每个注射装置包括覆盖每个针头的可移除且可缩回的注射头。
此外,根据本发明的优选实施例,每个注射头包括用于限制针头从注射头突出的量的突出限制器。
更进一步,根据本发明的优选实施例,注射器还包括用于接收多个剂量的疫苗以及在每次注射中注射单个剂量的疫苗的多剂量泵送单元。
根据本发明的优选实施例,还提供了一种便携式注射器,该注射器包括:用于将测定量的至少一种疫苗施用于身体组织的至少一个针头;覆盖每个针头的注射头;用于用户使注射头从针头的作用端缩回的切换触发器;连接在触发器和注射头之间用于在触发器被激活时移动注射头的抑制器;以及用于在触发器未被激活时将机械抑制器锁定在锁定位置的锁定器。
根据本发明的优选实施例,还提供了一种便携式注射器,该注射器包括用于将测定量的至少一种疫苗施用于身体组织的至少一个针头以及覆盖每个针头的注射头。每个注射头包括用于抓取身体组织上的皮肤的一对抓取器,以及每个抓取器各一个的用于在皮下注射期间保持所述一对抓取器关闭以及在其他情况下打开所述一对抓取器的一组铰链。
根据本发明的优选实施例,还提供了一种便携式注射器,该注射器包括用于将测定量的至少一种疫苗施用于身体组织的至少一个针头以及覆盖每个针头的注射头。每个注射头包括:固定壳体,该固定壳体具有用于将注射头覆盖在针头上连接到注射器的连接部;可移动壳体,该可移动壳体具有用于将可移动壳体连接到抑制器的抑制器连接部;以及突出限制器。固定壳体和可移动壳体在其中具有用于针头的针头壳体。突出限制器限定当可移动壳体被抑制器移动时可移动壳体从固定壳体延伸的多少,从而限定当注射头缩回时针头突出的长度。
根据本发明的优选实施例,还提供了一种便携式注射器,该注射器包括用于将测定量的至少一种疫苗施用于身体组织的至少一个针头以及覆盖每个针头的注射头。每个注射头包括可连接到注射器的固定壳体、在其侧面具有孔的可移动壳体、疫苗腔室和按压单元。疫苗腔室可连接到注射器内的疫苗管。针头连接到疫苗腔室并与所述孔对齐。当可移动壳体被压入身体组织的皮肤时,按压单元将疫苗腔室按压到所述侧面,从而按压针头使其通过所述侧面的孔并将针头按压在皮肤的其他部分下方。
最后,根据本发明的优选实施例,还提供了一种便携式注射器,该注射器包括:用于将单个剂量的至少一种疫苗施用于身体组织的至少一个针头;用于接收多个剂量的疫苗以及用于给每个针头提供单个剂量的多剂量泵送单元;以及位于多剂量泵送单元之后用于将单个剂量加热至所需温度的加热元件。
附图说明
本发明的主题在说明书的结论部分中被特别指出并清楚地被要求保护。然而,当结合附图阅读时,通过参考以下详细描述,可以最好地理解本发明的组织和操作方法及其目的、特征和优点,其中:
图1A和图1B是根据本发明优选实施例构造和操作的改进的便携式注射器及其相关的用户单元的示意图;
图2A和图2B是根据本发明优选实施例构造和操作的包括多个图1A和图1B的注射器、移动农场单元和互联网连接数据库的大规模疫苗接种系统的示意图;
图3是图1A的便携式注射器的元件的详细图示;
图4是图1A的便携式注射器的实现防刺伤机构的元件的示意图;
图5是形成图1A的便携式注射器的一部分的注射头和针头的详细图示;
图6A和图6B是可用于皮下注射的分别处于打开和关闭位置的替代注射头的详细图示;
图7A是具有两个注射头的替代注射器的示意图;
图7B和图7C是与图7A的两个注射头一起操作的用于针头的可变位置系统的示意图;
图8A和图8B是具有色彩喷雾单元的替代注射器的示意图;
图8C是具有色彩压印单元的替代注射头的示意图;
图9是本发明的在线实时大规模疫苗接种系统的系统架构的示意图;
图10是图2A的一个移动农场单元和一个注射器之间的数据流的示意图;
图11是可用于皮下注射的替代注射头的示意图;以及
图12是形成图1A和图7A的注射器的一部分的改进的疫苗泵送系统的示意图。
应当理解,为了说明的简洁性和清楚性,附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如,为了清楚起见,一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外,在认为适当的情况下,可以在附图中重复附图标记以指示对应或类似的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中,阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而,本领域技术人员将理解,可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下,没有详细描述众所周知的方法、过程和部件,以免使本发明模糊不清。
申请人意识到US 2015/0174321的注射器没有充分保持疫苗质量,因为注射点处的温度不一致。此外,虽然US 2015/0174321教导了一种注射器,但它没有教导(牛群、鸡群等的)大规模疫苗接种的完整解决方案。
申请人意识到“生物安全”(即可靠健康的食物来源)需要对每只动物接种的疫苗的可追溯性。这种书面工作给农民带来了沉重的负担,但是对于现代社区接受肉食来说又是必须的。
申请人还认识到,在注射过程中保护动物免受伤害是很重要的,当注射位置错误、或者注射太深、或者如果针头被用于太多次注射而因此钝化时,动物受伤害的情况就会发生。而且,当同一针头在注射之间没有消毒时,它可能会鸡群或动物群中传播疾病。
现在参考图1A和图1B,其分别示出了改进的注射器10及其相关的用户单元(例如携带包12),并参考图2A和图2B,其分别示出了每个农场的与每个农场移动单元14通信的多个注射器10以及它们作为动物(例如鸡16)的大规模疫苗接种的一部分的功能。
携带包12可以存储多个疫苗瓶20、分别用于新的和用过的疫苗接种针头的存储单元22和24、指示灯26以及用于保持其相关注射器10的支架28。每个疫苗瓶20可以具有通过其瓶盖32连接到其上的输注管30。每个输注管30可以以卡扣连接件34结束,以卡入注射器10的手柄部分36上的相关位置。携带包12还可以包括可充电电池以及电源和电压分配单元。
注射器10可以包括手柄部分36、泵送单元38、显示单元40、触发机构42以及一个或多个可移除且可缩回的注射头44(图1A仅示出一个注射头)。其许多元件可以类似于US2015/0174321中描述的那些元件。
如图2A和图2B所示,农场可以具有多个注射器10以在任何一个时间注射大量动物。根据本发明的优选实施例,每个注射器10可以包括ESP单元46(例如由EspressifSystems of China制造的ESP8266),其可以实现到农场单元14的本地WI-FI 47连接。农场单元14可以是可在进行疫苗接种的户外起作用的任何移动单元。根据本发明的优选实施例,农场单元14可以是智能手机、平板电脑或便携式计算机化单元,该农场单元14中实现有相关的过程管理器48,以操作和采集来自每个大规模疫苗接种任务的数据。例如,如图2B所示,当农场单元14是智能手机或平板电脑时,过程管理器48可以实现为移动应用程序。
农场单元14和过程管理器48中的每一个可以例如通过蜂窝电话连接与因特网50进行无线通信,以将从每个大规模疫苗接种任务采集的数据上传到连接到因特网50的相关联的基于网络的数据库52。
注射器10还可以在没有本地WI-FI通信的情况下起作用,如下文更详细描述的那样。
如下文更详细描述的那样,注射器10还可以包括主计算单元(MCU)49以及各种错误检测元件,以检测用户54(图2B)进行的疫苗接种过程中的注射器10的注射错误或故障以及向注射过程监督员56指示这样的和其他警报。每当注射器10检测到故障(例如在注射完所有疫苗之前拔出注射)时,MCU 49可以指示携带包12激活指示灯26以便监督员56看到。同时,MCU 49可以向农场单元14上的过程管理器48发送描述错误的消息。应当理解,指示灯26可以帮助监督员56查看哪个注射器10当前存在问题。
注射器10还可以包括振动器76(图3中所示),其可在注射疫苗时振动。这可以给用户54提供额外的触觉指示(在通常嘈杂的环境中)并且在大多数时间可以帮助确保用户54不提前拔出(因此减少故障注射的次数)。
如下文更详细描述的那样,过程管理器48还可以跟踪疫苗接种过程(注射故障、注射器状态指示、电池水平、针头更换、每个瓶中的疫苗低水平、每个注射器的注射次数等)并且可以在任何存在错误(例如错过疫苗接种、错误的疫苗注射量、疫苗瓶几乎是空的等等)的时候激活指示灯26(以便监督员56看到)。如果可能,监督员56可以修复错误,或者可以注意哪个用户54或注射器10具有最严重的错误。
如上所述,ESP单元46可以在注射器10和过程管理器48之间实现本地WI-FI(通信)。ESP单元46可以实现具有完整TCP/IP堆栈和主计算机单元(MCU)的Wi-Fi芯片。它可以支持从注射器10的串行Modbus或其他连接以及从过程管理器48的无线Modbus或其他连接,并且可以在其上具有寄存器,所述寄存器可以由过程管理器48(通过本地WI-FI连接)和MCU49访问。在一个示例性实施例中,ESP单元46可以支持用于WI-FI的IEEE 802.11b/g/n标准。
注射器10还可以包括NFC(近场通信)单元60(图2A)和RFID读取器62。NFC单元60可以是任何合适的NFC单元,其可以在所述注射器10靠近农场单元14放置时向农场单元14发送与注射器10相关的序列号或任何其他的唯一编号。这通常可以在大规模疫苗接种任务开始时发生,并且过程管理器48可以使用该信息来记录哪些注射器10正在执行任务。通常,过程管理器48可以将序列号或其他编号存储在农场移动单元14的内存中,直到将任务数据上传到数据库52为止。
RFID读取器62可以是任何合适的RFID读取器,并且可以在动物被接种疫苗之前读取每个动物的RFID标签。这通常适用于具有各种动物的畜群,其中每只动物都被标有RFID标签。目前,这对于通常没有RFID标签的鸡来说不太适用。
因此,注射任务可以开始于用户54将注射器10靠近农场单元14,使得NFC单元60可以将注射器10的序列号发送到过程管理器48。然后,过程管理器48可以调出关于注射器10的任何现有数据(例如其来自先前任务的瓶中剩余的疫苗量和/或在用新的无菌针头替换当前用过的针头之前所剩余的注射次数)。可以针对用于该特定任务的每个注射器10重复该过程。
然后,过程管理器48可以将注射任务参数(待使用的疫苗、剂量等)大致并行地下载到多个注射器10。
然后,当每只动物被带来进行注射时,用户54可以将注射器10放置在动物的RFID标签附近,直到注射器10成功读取动物的ID号。注射器10可以将动物的ID号传递给过程管理器48以临时存储在其中,或者可以在读取RFID标签中存在任何错误的情况下激活指示灯26。
一旦注射任务完成,或者在注射任务期间的任何合适的时间,过程管理器48可以将采集的数据(其可以至少包括日期、注射器编号、动物编号、疫苗信息和任何错误信息)上传到数据库52。
如上所述,注射器10还可以在没有本地WI-FI通信的情况下运行。如关于图3更详细描述的那样,为此,注射器10可以包括人机接口(MMI),所述人机接口包括LCD显示单元40、键盘89和状态指示器87,所有这些全部由MCU 49控制。状态指示器87可以包括多种LED。
虽然Wi-Fi通信不起作用,但是可以通过键盘89、NFC单元60和RFID读取器62输入一些注射数据。其余的数据可以由注射器10生成,并且所有数据可以保存在MCU的内存中。当恢复Wi-Fi通信时,可以将所有保存的注射数据发送到农场单元14,在注射过程结束时,农场单元14可以将该数据发送到数据库52。
应当理解,本发明可以使注射器10能够与农场移动单元14内的过程管理器48实时通信,以进行对注射过程的实时数据采集。这种疫苗接种的实时数据采集可以实现疫苗接种过程的可追溯性,并且可以简化书面工作。数据库52可以是所有参与疫苗接种过程的人(例如农民、兽医、肉类的购买者、可以为农民提供保险的保险公司以及可以支持农民的银行家)都可以通过网络访问的。另外,可以访问数据库52中的数据以通过任何合适的应用程序进行后注射过程控制,该应用程序可以提供改进决策和/或改进注射过程所必需的信息。例如,后过程控制可涉及确定每次大规模疫苗接种的注射次数、每小时的平均注射次数、疫苗接种时疫苗接种的平均温度和各种其他统计数据。
现在参考图3(其示出了注射器10的一个实施例的机械元件)和图4(其详述了注射器10的防刺伤操作)。如上所述,注射器10的主要元件为手柄部分36、泵送单元38、显示单元40、触发机构42和覆盖针头70的可移除且可缩回的注射头44。注射器10还可以包括靠近针头70的疫苗加热单元71。
触发机构42包括触发器72、安全微动开关74和振动器76。触发器72可以经由机械抑制器75整体连接到缩回单元78(注射头44可以连接到该缩回单元78中)和锁定器80(该锁定器80可以在触发器72未被按压时锁定机械抑制器75,从而防止注射头44缩回)。结果,除了进行注射时,针头70不被暴露(这就是防刺伤机构)。
当用户54按压触发器72时,触发器72将闭合安全微动开关74并将缩回单元78拉向疫苗加热单元71。这将使针头70暴露到足以进行注射的程度。如下所述,缩回量是可以控制的。
另外,注射器10可在其面向注射头44的表面84上具有接触微动开关82。当注射头44接触表面84时,该接触开关82可被激活。
应当理解,注射微动开关74和接触开关82可以电串联连接,使得在两个开关都闭合之前不能注射疫苗。由于只有在触发器72被按压时抑制器75才会移动,因此注射头44可以提供防刺伤机构。
参考图4,可以按如下方式实现防刺伤操作。抑制器75可以包括标记为75的水平杆、上垂直杆77和下垂直杆79。在静止时,当触发器72未被按压时,可以通过锁定器80(该锁定器80在图4中被示出为垂直杆)阻止水平杆75移动。锁定器80可以防止注射头44在任何方向上移动。这可以保持针头70被覆盖。在这种状态下,注射器10可以被锁定在防刺伤模式中。
机械单元91(其可以是触发器72的一部分)可以符合锁定器80的三角形端部形状并且可以将锁定器80保持就位,锁定器80又可以在注射头44被误按的情况下禁止抑制器75移动。当用户54向右按压触发器72时,触发器72可以行进距离d1直至其触碰到下杆79。触发器72的移动可以使机械单元91远离锁定器80移动距离d1,这又可以使锁定器80下降预定距离(例如距离d1)。结果,锁定器80可以不再锁定抑制器75的运动。
在抑制器75不再被锁定就位的情况下,进一步按压触发器72可以将下垂直元件79向右推,从而将注射头44拉向右侧并露出针头70以进行注射。当用户54将注射头44压在动物或人的身体上时,注射头44可以向右移动更多,使得接触微动开关82闭合并使针头70露出足够的量以进行注射。
当用户54不再按压触发器72时,三个弹簧81、83和85可以使所有元件返回到其静止位置。弹簧81可以在上垂直杆77和注射器10的壳体的一部分(标记为“主体1”)之间按压以使水平杆75返回。弹簧83可以在触发器72和壳体的第二部分(标记为“主体2”)之间操作以使触发器72返回。弹簧85可以在上垂直杆77和壳体的第三部分(标记为“主体3”)之间按压,以使锁定器80返回到其上锁定位置。
注射头44还可以在其距离表面84最远端处包括接触微动开关73。表面84可以替代地是较长的金属杆或任何其他材料的杆。这可以使用户54能够在距离动物身体有一小段距离的地方进行注射,例如当在牧场中注射野生动物和/或牛犊时。接触微动开关73可以检测与待接种疫苗的动物的皮肤的接触。它的信号可以通过接触微动开关82和74提供给MCU49。这3个开关可以串联连接。
此外,如果当开关74和82中的任一个未闭合时接触微动开关73处于激活状态,则MCU 49可以确保不发生疫苗接种,因为这表示不是在注射过程期间的与身体的接触。由于MCU 49仅可以在所有三个开关74、82和73都闭合时激活注射,因此这可以提供自注射保护。
一旦开关74和82都闭合,MCU 49就可以激活泵送单元38和振动器76并且可以将它们保持激活与疫苗剂量相关的预定时间量或者直到开关74或82中的一个断开。因此,如果任一开关74或82在预定时间结束之前断开(例如将疫苗向针头70推送的泵送活塞(如下图12所示)没有达到其终点(当其到达终点时整个疫苗剂量被转移)时),则MCU 49可以检测到错误,并且作为响应,可以激活携带包12中的指示灯26和显示单元40附近的红灯32,并且向过程管理器48发送错误通知。
应当理解,当开关74或82中的任一个断开时,振动器76就可以停止。这可以向用户54提供疫苗接种过程问题的触觉指示。
一旦用户54停止按压触发器72,弹簧80就可将触发器72返回到其初始位置。在替代实施例中,触发机构42还可以包括光学传感器以感测触发器72返回其初始位置。如果该返回不完全,则MCU 49可以检测到错误并且可以提供相关警报。
根据本发明的优选实施例,疫苗加热器71(例如加热元件)可以位于疫苗路径的刚好在疫苗进入针头70之前的端部。这可以提供温度控制加热,以将正被注射的疫苗剂量刚好在注射前设定为适当温度。应当理解,这可以确保疫苗的温度大致对于注射过程是理想的并且可以使疫苗更加一致地流动。它还可以使疫苗接种成为动物更愉快的疫苗接种(体验),并使疫苗在动物体内的功能最大化。
根据本发明的优选实施例,注射器10还可以包括连接到疫苗加热器71的上部的LED投光器86。LED投光器86可以倾斜以突出注射点,使得注射位置对于用户54更加可见并且使得可以在农场常见的困难照明情况下工作。LED投光器86可以由MCU 49激活和控制。
现在参考图5,其详细描述了针头70和注射头44。针头70可以可移除地连接到基座90,基座90设计成允许疫苗液体从中流过。
注射头44可以包括柔性壳体92,针头70可保持在柔性壳体92内。注射头44还可以包括消毒材料94,其被示出为位于注射头44的远端,使得当注射头44缩回以及返回时,针头70可以来回穿过消毒材料94。注射头44还可以包括固定壳体96和可移动壳体98以及形成可移动壳体98的一部分以将可移动壳体98连接到抑制器75的抑制器连接部100。固定壳体96和可移动壳体98都具有针头壳体以保持针头70。
可以在柔性壳体92外部的螺纹表面上转动的旋转螺钉102可以改变可移动壳体98从固定壳体96伸出的多少,并且因此可以限定针头70在注射头44缩回时突出的长度。这可以限定注射的深度,该深度对于肌内和皮下注射是不同的,并且该深度可以以毫米为单位来改变。
固定壳体96可以包括弹簧卡口式连接部108,用户54可以通过该卡口式连接部108将注射头44覆盖在针头70上连接到注射器10的远端上的基座90。为此,弹簧104可以保持在固定壳体96的下表面106和旋转螺钉102之间。应当理解,用户54可以在每次需要更换针头70时移除注射头44,并且卡口式连接部108可以提供快速附接机构以便于容易地移除和更换针头70。
消毒材料94可以是任何合适的材料,其将保持消毒液体以及在针头70穿过消毒材料时用作毛巾以移除液体。消毒液体可以由2.5%的戊二醛和5%的巴氏(Bardac)22(二癸基二甲基氯化铵)形成。
现在参考图6A和图6B,其示出了注射头44的替代实施例(其被标记为44'),其具有一对抓取器120以辅助皮下注射。图6A示出了具有处于打开位置的抓取器120的注射头44',而图6B示出了具有处于关闭位置的抓取器120的注射头44'。
注射头44'可以包括每个抓取器各一个的铰链122和124,当注射头44'压靠皮肤130并且缩回单元78使上壳体98缩回时,铰链122和124可以拉直。当注射头44'的上壳体98缩回时,铰链122和124的拉直可以使抓取器120在皮肤130上关闭并将皮肤130的一部分132提离身体。然后针头70可以正好突出到该部分132中以进行皮下注射。
现在参考图7A,其示出了注射器10的替代实施例,该替代实施例具有两个注射头44,每个注射头44大致在同一时间注射不同的疫苗。还参考图7B和图7C,其示意性地示出了可变位置系统140,该可变位置系统140允许用户54改变两个注射头44的针头70之间的距离。这在注射家禽时(其中一些家禽的注射面积非常小并且需要注意避免注射到家禽骨骼中)特别有用。
如图7B所示,注射器10可将两个针头70(此处标记为70A和70B)保持在两个位置,每个位置通过不同的输注管30接收疫苗。针头中的一个、例如针头70A可以是固定的,而另一个针头70B可位于可变位置系统140内。系统140可以包括具有多个孔144的板142、可附接金属球148的滑块146、弹簧150和按钮152。
当用户54按下按钮152时,按钮152可以按压所述板142的松散端143,从而将球148从其当前孔144释放。然后滑块146可以移动到不同的孔144。当按钮152被释放时,弹簧150可以使板142返回到其位置,从而将球148保持在其当前孔144中。
现在参考图8A和图8B,其示出了本发明的另一实施例。图8A示出了设计用于猪和其他动物的注射器10',该注射器10'接收存储在较小瓶160中的疫苗。在该实施例中,较小的疫苗瓶160可以直接连接到注射器10',而不是通过输注管30连接。通常,注射器10'仍然可以用携带包12操作或用类似物操作,以保持其他疫苗瓶并提供指示灯26。
图8A还示出了标记已接种过疫苗的动物的标记机构170。例如,标记机构170可以包括色彩喷雾瓶172,色彩喷雾瓶172可以在注射结束时被激活以将一点油漆喷射到正被接种疫苗的动物的皮肤上。应当理解,这种标记可以使确定大型成群乱转的畜群的哪些动物仍然需要接种疫苗变得相对简单。
标记机构170还可以包括可由活塞176推动的摇杆174,活塞176可在注射期结束时由MCU 49激活。摇杆174可以连接到注射器10'的框架并且可以围绕轴178旋转,从而向下按压色彩喷雾瓶172的喷雾器179。
图8B示出了标记机构170的替代实施例。在该实施例中,机械抑制器75可以在靠近色彩喷雾瓶172的地方具有对角面形状并且可以按压铰接机构180,该铰接机构180又可以触碰或靠近喷雾器179。由于机械抑制器75可以在注射时间段(在图8B中通过标记为“注射时间”的图表指出)期间向右移动,因此铰接机构180可以缓慢地拉直,使得在标记为182的点处,铰接机构180可以完全伸展,并且可以在该点处用力按压喷雾器179,从而从色彩喷雾瓶172释放色彩。
现在参考图8C,其示出了替代的标记方法。在该实施例中,这里标记为44”的注射头可在其端部包括环形压印模190。环形压印模190可以形成为围绕针头70的环,并且可以存储环形模垫。当注射头44'在注射过程期间压靠在动物的皮肤上时,压印模190可以将模子压印到注射区域周围的皮肤上。
现在参考图9,其示出了本发明的这里标记为200的在线实时大规模疫苗接种的系统架构。如上所述,系统200可以跟踪每个大规模疫苗接种任务,并且还可以跟踪错误和通知。微型开关73、74和82指示疫苗接种何时发生(系统200可以存储的数据),并且还可以如上所述在疫苗接种不完全时通知MCU 49。如上所述,MCU 49可以通过指示灯26、振动器76提供错误指示,并且可以通知过程管理器48。
系统200还可以包括其他传感器以感测电池电压水平、疫苗温度等。用于疫苗质量的传感器在(P-12345-US)中被讨论,其被通过引用并入本文。
此外,过程管理器48可以跟踪每次疫苗接种的开始和停止,并且据此可以确定至少如下内容:
何时更换针头(每次的注射数);
疫苗瓶20何时即将用完疫苗(基于注射次数,已知的每次注射的量和已知的从瓶到针头的管的体积);
每个注射器的注射次数(每次的注射数);
每个注射器每次的故障注射;
何时更换消毒单元;
何时更换压印垫;
何时更换色彩喷雾瓶;以及
何时更换电池或给电池充电。
过程管理器48还可以跟踪注射器10产生的错误的数量以及每个用户54产生的错误的数量。
过程管理器48可以在任务期间或之后通过因特网50将采集的每个大规模疫苗接种任务的数据上传到数据库52。系统200还可以包括网站202,该网站202可以呈现来自数据库52的信息,通常通过网络API(应用程序编程接口)204访问。
在操作中,当大规模注射任务已经开始时,相关的过程管理器48可以从监督员56接收注射任务定义数据并且可以将其存储在过程管理器48内的本地数据库(部分镜像)中,因此大规模注射任务可以在与互联网50的连接断开的情况下独立进行。
相关的过程管理器48可以将其自身声明为其相关联的注射器10的WI-FI接入点,并且可以通过读写每个ESP 46的相关寄存器来经由每个ESP 46(图2A)与其相关的注射器10通信。
现在简要地参考图10,其示出了移动设备14、ESP 46和MCU 49之间的数据流。移动设备14可以向ESP 46发送设置保持寄存器命令以请求来自注射器10的数据。ESP 46反过来可以触发MCU 49上的I/O端口达预定的时间长度(例如1ms),从而请求MCU 49将数据上传到ESP 46。作为响应,MCU 49可以基于被触发的I/O端口将数据(读取保持命令)上传到相关的寄存器。例如,MCU 49可以将数据上传到100个寄存器。一旦ESP 46已经接收到上传的数据,ESP 46就可以使用响应于读取保持命令而接收到的数据来响应移动设备14。在读取相关寄存器之后,过程管理器48可以将它已经采集的数据(任务、注射器状态等)发送到数据库52。例如,待存储以用于后处理的数据可以是:
注射器ID-来自NFC通信;
动物ID-来自RFID通信;
疫苗瓶ID-输入过程管理器48;
注射状态-来自注射器操作;
农场ID-来自过程管理器48;以及
其他信息。
过程管理器48可以控制大规模疫苗接种过程。过程管理器可以具有提供注射器及其状态(开、关、息止、错误)列表的一个页面或屏幕。过程管理器48可以使监督员56能够通过定义整个注射过程的注射参数来创建任务或者停止现有任务。这些注射参数通常可以通过本地WI-FI通信下载到已经为任务注册的注射器10。
如果任务当前正在运行,则监督器56可以点击列出的注射器并且可以查看已经从注射器接收的数据及其统计数据。如果任务已经完成,则过程管理器48可以显示消息。如果过程管理器48从注射器10接收到错误消息,则过程管理器48可以显示通知并且可以生成移动设备14的短暂振动。
现在参考图11,其示出了注射头的标记为310的替代实施例,该注射头也可用于皮下注射。在该实施例中,注射头310如上所述机械地连接到注射器(这里示意性地示为注射器300)。
皮下注射头310包括可通过连接件312连接到注射器300疫苗管316、固定壳体332、可移动壳体314、连接到可移动壳体314的框架319的弹簧318、按压单元320、疫苗腔室326、连接到所述疫苗腔室的针头324以及位于可移动壳体314的侧面的小孔322,针头324对准该孔322。框架319还可以包括在其下方延伸的靠近疫苗腔室326的杆321。弹簧334可以在杆321和疫苗腔室326之间延伸,并且在静止状态下可以将疫苗腔室326向右压。
用户54可以将皮下注射头310按压到皮肤330中至D mm的深度,这可以将可移动壳体314压向固定壳体332,并且可以在D mm之后开始按压弹簧318。在D mm之后,具有三角形端部的320的按压单元可以向下移动并且可以将疫苗腔室326和针头324抵靠弹簧334穿过孔322向左推进距离L。由于可移动壳体314已经压入皮肤330并且因为针头324可以从皮下注射头310的头310的侧面发出,因此针头324可以在诸如点331的点处进入皮肤330,该点位于注射头310的一侧但在皮肤330的不同部分的上表面下方(即皮下)。
当用户54将注射头310拉离皮肤330时,弹簧324可以将疫苗腔室326返回到右侧。当用户54继续将注射头310拉离皮肤330时,弹簧318可以将壳体314返回到其静止位置。
现在参考图12,其示出了形成注射器10或10'的一部分的多剂量泵送单元390,该多剂量泵送单元390可以减少电池消耗和泵送系统的磨损。疫苗泵送系统可以包括步进电机400、具有在其中移动的活塞404的腔室402、入口阀403和出口阀407。
根据本发明的优选实施例,腔室402可以很大,使得单元390可以一次将多个剂量Vi的疫苗拉入腔室402中,而每次仅注射一个剂量。由于将疫苗拉入腔室402的过程既耗电又造成机械磨损,而将疫苗推出腔室402的过程不会,由此减少其(将疫苗拉入腔室402)进行的次数可节省电力并减少磨损。
在来自MCU 49的指令下,步进电机400可以旋转螺钉401,螺钉401可以连接到形成活塞404的一部分的杆406,以这种方式,可以根据电机400的旋转方向使活塞404向前和向后移动。当活塞404向右移动时,可以产生真空,使得入口阀403(其可以是单向阀)在填充过程中让多个剂量Vi的疫苗流入腔室402中。
图12示出了腔室402中的5个剂量V1-V5。待存储的剂量的数量可以是操作泵送系统390以用于多个剂量所需电力和时间与用于单个剂量所需电力和时间的函数。
另一方面,当要进行注射时,MCU 49可以激活步进电机400以将活塞404向左推进到仅足以推进单个剂量Vi的量的程度。疫苗的压力可以使出口阀407(其可以是单向阀)让疫苗流入针头(这里标记为408)。MCU49可以重复单个剂量注射,直到腔室402被清空,此时MCU 49可以指示泵送单元390重复填充过程。
除非另有明确说明,否则如从前述讨论可以明显看出的那样,应当理解,在整个说明书中,使用诸如“处理”、“计算”、“核算”、“确定”等术语的讨论是指任何类型的通用计算机(例如客户端/服务器系统、移动计算设备、智能设备或类似的电子计算设备)的动作和/或过程,该通用计算机将表示为计算系统的寄存器和/或内存内的物理(例如电子)数量的数据操纵和/或转换为类似地表示为计算系统的内存、寄存器或其他的这种信息存储、传输或显示装置内的物理数量的其他数据。
本发明的实施例可以包括用于执行本文操作的设备。该设备可以为所需目的而专门构造,或者它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。当由软件指示时,所得到的设备可以将通用计算机变成如本文所讨论的创造性元件。指令可以定义与其期望的计算机平台一起操作的创造性装置。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中,例如但不限于任何类型的盘(包括光盘、磁光盘、只读存储器(ROM)、易失性和非易失性存储器、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存、钥匙盘或任何其他类型的适用于存储电子指令并且能够耦合到计算机系统总线的介质。
本文呈现的过程和显示并非固有地与任何特定计算机或其他设备相关。根据本文的教导,各种通用系统可以与程序一起使用,或者可以证明构造更专用的设备以执行期望的方法是便利的。从下面的描述中可以看出各种这些系统的所需结构。另外,没有参考任何特定编程语言描述本发明的实施例。应当理解,可以使用各种编程语言来实现如本文所述的本发明的教导。
虽然本文已经说明和描述了本发明的某些特征,但是本领域普通技术人员现将想到许多修改、替换、改变和等同物。因此,应该理解,所附权利要求旨在覆盖落入本发明的本质精神内的所有这些修改和变化。
Claims (23)
1.一种用于大规模疫苗接种的系统,该系统包括:
多个便携式电子注射器,每个注射器包括:
用于将测定量的至少一种疫苗施用于身体组织的至少一个针头;
用于检测注射错误的错误检测单元;
在发生注射错误时向所述注射器的用户提供至少触觉指示的指示器系统;以及
相关联的用户单元,在该用户单元上安装有指示灯;
移动过程管理器,所述移动过程管理器与所述多个便携式电子注射器进行本地无线通信,以接收疫苗接种指示、注射错误和疫苗接种过程数据,以及当注射错误发生时激活所述指示灯从而向疫苗接种过程监督员发出警报;以及
可通过网络访问的数据库,该数据库与至少一个移动过程管理器进行远程通信以接收所述疫苗接种指示、所述注射错误和所述疫苗接种过程数据。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述移动过程管理器实现在以下设备中的一个上:智能手机、平板电脑和计算机化单元。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述本地无线通信是本地WI-FI连接。
4.根据权利要求1所述的系统,所述移动过程管理器还用于将注射任务参数并行地下载到所述多个便携式电子注射器。
5.根据权利要求1所述的系统,其中,所述疫苗接种指示是注射器状态指示、电池水平、针头更换、每个瓶中的疫苗低水平和每个注射器的注射次数中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述疫苗接种过程数据包括进行的注射次数、进行注射的时间和每次注射时疫苗的温度中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的系统,其中,每个所述注射器还包括至少用于读取与每个待注射的动物相关联的RFID标签的射频识别RFID读取器。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,每个所述注射器还包括防刺伤机构。
9.根据权利要求8所述的系统,其中,所述防刺伤机构包括:
覆盖每个所述针头的注射头;
用于用户使所述注射头从所述针头的作用端缩回的切换触发器;
连接在所述触发器和所述注射头之间用于在所述触发器被激活时移动所述注射头的抑制器;以及
用于在所述触发器未被激活时将所述抑制器锁定在锁定位置的锁定器。
10.根据权利要求9所述的系统,其中,所述切换触发器包括机械触发器和至少两个微动开关,所述至少两个微动开关串联连接并指示所述触发器的移动和所述注射头的移动。
11.根据权利要求9所述的系统,其中,所述抑制器是机械抑制器。
12.根据权利要求1所述的系统,其中,每个所述注射器包括位于所述至少一种疫苗的路径的端部的加热元件。
13.根据权利要求12所述的系统,其中,所述加热元件是温度控制加热元件。
14.根据权利要求1所述的系统,其中,所述注射器包括喷雾罐和用于激活所述喷雾罐以标记所述身体组织的标记机构。
15.根据权利要求9所述的系统,其中,所述注射头包括消毒材料。
16.根据权利要求1所述的系统,其中,每个所述注射器包括朝向注射区域用于在注射期间照亮所述注射区域的投光器。
17.根据权利要求10所述的系统,其中,所述微动开关中的第一个检测与所述机械触发器的接触,并且所述微动开关中的第二个检测与所述身体组织的接触。
18.根据权利要求17所述的系统,该系统包括用于检测疫苗在何时流动以及与所述身体组织的所述接触在何时已停止的注射错误检测单元。
19.根据权利要求17所述的系统,该系统包括用于所述触觉指示的振动器。
20.根据权利要求9所述的系统,该系统包括每个针头各一个的注射头,其中每个所述注射头包括:
固定壳体,所述固定壳体具有将所述注射头覆盖在所述针头上连接到所述注射器的连接部;
可移动壳体,所述可移动壳体具有将所述可移动壳体连接到所述抑制器的抑制器连接部,
其中所述固定壳体和所述可移动壳体在其中具有用于所述针头的针头壳体;以及
突出限制器,所述突出限制器用于限定当所述可移动壳体被所述抑制器移动时所述可移动壳体从所述固定壳体延伸的多少,从而限定当注射头缩回时所述针头突出的长度。
21.根据权利要求1所述的系统,该系统包括每个针头各一个的注射头,其中每个所述注射头包括:
可连接到所述注射器的固定壳体;
在其侧面具有孔的可移动壳体;
可连接到所述注射器内的疫苗管的疫苗腔室,所述针头连接到所述疫苗腔室并与所述孔对齐;以及
按压单元,当所述可移动壳体被压入所述身体组织的皮肤时,所述按压单元将所述疫苗腔室按压到所述侧面,从而按压所述针头通过所述侧面的孔并将所述针头按压在所述皮肤的其他部分下方。
22.根据权利要求1所述的系统,其中每个所述注射器包括用于改变所述至少一个针头中的两个针头之间的距离的可变位置系统。
23.根据权利要求1所述的系统,该系统包括用于接收多个剂量的所述疫苗以及在每次注射中注射单个剂量的所述疫苗的多剂量泵送单元。
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