RU2708948C1

RU2708948C1 - Hydraulic needle-less injector

Info

Publication number: RU2708948C1
Application number: RU2019109710A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Ковалев; Александр Иванович Скуфинский; Анатолий Иванович Шелякин
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" (АО КБХА)
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2019-12-12

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention refers to medical equipment used in veterinary science, particularly to hydraulic needle-free injectors. Hydraulic needle-less injector comprises housing, spring-loaded piston-rod, drug delivery system, hydraulic line. Sub-piston cavity formed by the housing and the piston is connected by means of a high-pressure hose with a hydraulic cavity of the replaceable pneumatic accumulator and by a branch pipe for disinfectant supply via a two-position hydraulic distributor. As a working fluid for raising a hydraulic needle-free injector, a disinfectant solution is used, which is directed to the injection point with a special branch pipe.EFFECT: proposed technical solution makes it possible to minimize physical effort to raising the hydraulic needle-free injector in working condition and to adjust depth of injection without its dismantling-assembly.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинскому оборудованию, используемому в ветеринарии, в частности к гидравлическим безыгольным инъекторам.The invention relates to medical equipment used in veterinary medicine, in particular to hydraulic needleless injectors.

В настоящее время на рынке и в практическом применении в животноводстве РФ нет безыгольных инъекторов (БИ), которые по своим техническим характеристикам обеспечивали бы введение внутримышечно лекарственных препаратов с дозами более 0,25 мл и были бы пригодны для массового применения: т.е. компактны, обладали малым весом, не требовали значительных усилий для взведения БИ в рабочее состояние.Currently, there are no needleless injectors (BI) on the market and in practical applications in animal husbandry of the Russian Federation, which, by their technical characteristics, would ensure the administration of intramuscular drugs with doses of more than 0.25 ml and would be suitable for mass use: i.e. compact, had a low weight, did not require significant effort to bring BI into working condition.

Так в настоящее время в РФ в ветеринарии применив безыгольных инъекторов БИ-20, предназначенных для массового внутрикожного введения доз лекарственных препаратов от 0,1 до 0,2 мл, требует усилия для его в рабочее состояние взведения ~12 кГс. Другие имеющиеся на рынке инъекторы ИБВ-02, БИ-7, БИ-7М, БИ1М при несущественном различии в конструктивном исполнении являются аналогами инъектору БИ-20.So at present in the Russian Federation in veterinary medicine using needleless injectors BI-20, intended for massive intradermal administration of doses of drugs from 0.1 to 0.2 ml, requires effort to bring it into working condition of ~ 12 kG. Other IBV-02, BI-7, BI-7M, BI1M injectors available on the market with insignificant differences in design are analogs of the BI-20 injector.

Для обеспечения введения доз лекарственных препаратов (ЛП) до 1 мл требуется значительное усилие взведения БИ в рабочее состояние. Величина усилия пропорциональна объему дозы ЛП.To ensure the introduction of doses of drugs (LP) up to 1 ml, a significant effort is required to bring the BI into working condition. The magnitude of the effort is proportional to the volume of the dose of the drug.

Наиболее близким аналогом является конструкция гидравлического безыгольного инъектора (ГБИ), где усилие пружины во взведенном состоянии составляет ~150 кГс (Авторское свидетельство №373005, МПК А61М 31/00, 12.03.1973). Для его взведения потребовался гидравлический ножной насос, имеющий значительную массу и габариты. Для регулирования глубины проникновения струи ЛП в тело животного в данном ГБИ перед выходным соплом устанавливается сменный жиклер, который в зависимости от требуемой глубины проникновения препарата в тело животного, имеет соответствующие величины проходного сечения.The closest analogue is the design of a hydraulic needleless injector (GBI), where the spring force in the cocked state is ~ 150 kG (Copyright certificate No. 373005, IPC A61M 31/00, 03/12/1973). To cock it, a hydraulic foot pump was required, which has considerable weight and dimensions. To regulate the depth of penetration of the LP jet into the animal’s body, a replaceable nozzle is installed in front of the outlet nozzle in this GBI, which, depending on the required depth of penetration of the drug into the animal’s body, has the corresponding flow area.

Недостатком данного технического решения является наличие в рассмотренном ГБИ ножного насоса, соединенного с ним рукавом высокого давления, и имеющего существенные габариты, а так же необходимость разборки-сборки сопловой части ГБИ для смены жиклера под конкретные условия инъекции, что существенно ограничивает его область применения, а для условий животноводческой фирмы - не пригоден.The disadvantage of this technical solution is the presence in the examined GBI of a foot pump connected to it by a high pressure sleeve and having significant dimensions, as well as the need for disassembly and assembly of the nozzle part of the GBI to change the nozzle for specific injection conditions, which significantly limits its scope, and for the conditions of a livestock company - not suitable.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков ГБИ при сохранении его положительных преимуществ: свести к минимуму физическое усилие по его взведению в рабочее состояние и осуществлять регулирование глубины инъекции без его разборки - сборки.The aim of the invention is to remedy these shortcomings of GBI while maintaining its positive advantages: to minimize physical effort to bring it into working condition and to regulate the depth of injection without disassembling it - assembly.

Данный технический результат достигается с помощью конструкции гидравлического безыгольного инъектора, содержащего корпус, подпружиненный поршень-шток, систему подачи лекарственного препарата, гидромагистраль, а согласно изобретению, подпоршневая полость, образованная корпусом и поршнем, соединена рукавом высокого давления с гидравлической полостью сменного пневмогидроаккумулятора и патрубком для подачи дезинфицирующей жидкости, через двухпозиционный гидрораспределитель. В качестве рабочей жидкости для взведения гидравлического безыгольного инъектора используется дезинфицирующий раствор, который патрубком направляется в место инъекции.This technical result is achieved using the design of a hydraulic needleless injector containing a housing, a spring-loaded piston rod, a drug delivery system, a hydraulic line, and according to the invention, the piston cavity formed by the housing and the piston is connected by a high pressure sleeve to the hydraulic cavity of the replaceable pneumatic accumulator and a nozzle for supply of disinfectant fluid through a two-position valve. As a working fluid for cocking a hydraulic needleless injector, a disinfectant solution is used, which is sent by the pipe to the injection site.

Например, в виде трехходового шарового крана, который во взведенном состоянии инъектора путем, например, поворота рукоятки коммутатора двухпозиционного гидрораспределителя на 90°С соединяет подпоршневую полость инъектора через регулировочный дроссель с атмосферой и одновременно запирает гидравлическую полость сменного пневмогидроаккумулятора.For example, in the form of a three-way ball valve, which, in the cocked state of the injector by, for example, turning the handle of the switch of the on-off directional control valve by 90 ° C, connects the piston cavity of the injector through the control throttle to the atmosphere and simultaneously locks the hydraulic cavity of the replaceable pneumatic accumulator.

Конструкция гидравлического безыгольного инъектора поясняется чертежом.The design of the hydraulic needleless injector is illustrated in the drawing.

На чертеже изображен ГБИ и вспомогательное оборудование (поз. 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33) для его взведения и регулирования глубины инъекции. Предлагаемый гидравлический безыгольный инъектор содержит корпус 1, в котором установлен поршень-шток 2 с уплотнительным резиновым кольцом 3, поджатый силовыми пружинами 4 и 5. На правом конце поршня-штока 2 имеется кольцевая канавка, выполненная по радиусу шариков 6, которые утопают в сепараторе 7, поджатом гайкой 8. В гайке 8 установлены кнопка 9, удерживающая шарики 6 от выпадения из сепараторов 7, и пружина 10, отжимающая кнопку 9. Гайка 8 с помощью резьбы соединена с подвижной гайкой 11, которая может перемещаться по резьбе в корпусе 1. С гайкой 11 посредством шлицевого соединения сочленена рукоятка 12, в которой установлен рычаг спуска 13. На лицевой конец корпуса 1 с помощью гайки 14 устанавливается головка инъектора, в которой расположены плунжер 15 с уплотнительным резиновым кольцом 16 и втулка 17 с размещенным в ней обратным клапаном 18. На головку навинчивается насадок 19, в котором выполнено инъекционное сопло 20. На левом конце поршня-штока 2 имеется выступ, входящий в защепление с плунжером 15. В верхнем штуцере головки установлены всасывающий обратный клапан 21, фильтрующие сетки 22 и всасывающая магистраль 23, на которую накалывают флакон 24 с пробкой 25. В корпусе 1 предусмотрен штуцер 26 для подвода гидросмеси в подпоршневую полость В перед поршнем-штоком 2. Фильтр 34 исключает загрязнения в подпоршневой полости.The drawing shows GBI and auxiliary equipment (pos. 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33) for cocking and regulating the depth of injection. The proposed hydraulic needleless injector comprises a housing 1, in which a piston rod 2 with a sealing rubber ring 3 is mounted, pressed by force springs 4 and 5. At the right end of the piston rod 2 there is an annular groove made along the radius of balls 6, which are buried in the separator 7 pushed by nut 8. In nut 8, a button 9 is installed that holds the balls 6 from falling out of the separators 7, and a spring 10 that depresses the button 9. The nut 8 is connected by a thread to a movable nut 11, which can move along the thread in the housing 1. C nut 11 p by means of a spline connection, a handle 12 is mounted in which the release lever 13 is mounted. On the front end of the housing 1, using the nut 14, an injector head is installed, in which the plunger 15 with a rubber sealing ring 16 and a sleeve 17 with a check valve 18 located therein are located the nozzle 19 is screwed in, in which the injection nozzle 20 is made 20. At the left end of the piston-rod 2 there is a protrusion that engages with the plunger 15. In the upper nozzle of the head, a suction check valve 21, filter nets 22 and sun are installed ik- line 23, which prick bottle 24 with a stopper 25. The housing 1 is provided fitting 26 for feeding the slurry in the subpiston chamber B before the piston-rod 2. The filter 34 eliminates contamination in subpiston chamber.

Подпоршневая полость В соединена через штуцер 26, двухпозиционный гидрораспределитель 27, гибкий рукав высокого давления 30, проходной кран 31 со сменным пневмогидроаккумулятором (ПГА) 33. Давление в гидравлической линии, соединяющей ПГА с ГБИ, контролируется манометром 32.The piston cavity B is connected through a nozzle 26, a two-position valve 27, a high pressure flexible sleeve 30, an overhead valve 31 with a replaceable pneumatic accumulator (PHA) 33. The pressure in the hydraulic line connecting the PHA to the GBI is controlled by a pressure gauge 32.

Гидросмесь давит на поршень-шток 2, который, сжимая пружины 4 и 5, перемещается до тех пор, пока шарики 6 не попадут в его кольцевую канавку штока. Под действием пружины 10 кнопка 9 перемещается и конической поверхностью проталкивает шарики 6 в кольцевую канавку поршня-штока 2, запирая их в ней. Одновременно при взведении поршня-штока 2 препарат из флакона 24 по гидромагистрали 26 через обратный клапан 21 и фильтрующие сетки 22 поступает в полость под плунжером 15. Для осуществления инъекции необходимо нажать на рычаг 13, который передает усилие на кнопку 9. Последняя, утопая внутрь корпуса, освобождает шарики 6, вследствие чего шток 2 под действием пружин 4 и 5 и сам, воздействуя на плунжер 15, перемещается влево, создавая давление препарата. Под действием давления обратный клапан 21 закрывается, а обратный клапан 18 пропускает препарат к соплу 20, в результате чего происходит скоростное истечение препарата.The hydraulic mixture presses on the piston rod 2, which, compressing the springs 4 and 5, moves until the balls 6 fall into its annular groove of the rod. Under the action of the spring 10, the button 9 moves and pushes the balls 6 into the annular groove of the piston rod 2 with a conical surface, locking them in it. At the same time, when the piston-rod 2 is cocked, the drug from the bottle 24 along the hydraulic line 26 through the check valve 21 and the filter mesh 22 enters the cavity under the plunger 15. For injection, press the lever 13, which transfers the force to the button 9. The latter, drowning inside the case , releases the balls 6, as a result of which the rod 2 under the action of the springs 4 and 5, and, acting on the plunger 15, moves to the left, creating the pressure of the drug. Under the action of pressure, the check valve 21 closes, and the check valve 18 passes the drug to the nozzle 20, as a result of which the fast flow of the drug occurs.

Доза вводимого препарата устанавливается путем перемещения шарикового замка поворотом рукоятки 12 в соответствии со шкалой, нанесенной на корпусе 1.The dose of the drug administered is set by moving the ball lock by turning the handle 12 in accordance with the scale applied on the housing 1.

Для проведения подкожных и внутрикожных инъекций струе необходимо сообщать меньшую энергию, чем при инъекциях внутримышечно.For subcutaneous and intradermal injections, the stream needs to report less energy than when injected intramuscularly.

Взведение ГБИ в рабочее состояние происходит за счет подачи из ПГА 33 гидравлического давления в подпоршневую полость В, образованную поршень-штоком 2 и корпусом 1, заставляя поршень-шток 2, сжимая пружины 4 и 5, перемещаться «вправо» до конечного положения, в котором хвостовик поршень-штока 2 фиксируется шариковым замком (поз. 6, 7 и 8).The HBI is brought into operation by applying hydraulic pressure from the PHA 33 to the piston cavity B formed by the piston rod 2 and the housing 1, forcing the piston rod 2, compressing the springs 4 and 5, to move “to the right” to the final position in which the shank of the piston rod 2 is fixed with a ball lock (pos. 6, 7 and 8).

В состав трубопровода входит фильтр 34, двухпозиционный гидрораспределитель 27, один из каналов которого через регулирующий дроссель 28 и выходной направляющий патрубок 29 соединен с атмосферой.The pipeline includes a filter 34, a two-position valve 27, one of the channels of which is connected to the atmosphere through an adjusting throttle 28 and an output guide pipe 29.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Исходное состояние.The initial state.

ПГА находится в заряженном состоянии, т.е. под давлением и приблизительно половина его объема занимает сжатый газ и вторую половину - рабочая жидкость, разделенные гибкой (резиновой) мембраной. В качестве рабочей жидкости может быть мыльный водный раствор с добавлением ингибитора и дезинфицирующего компонента.PHA is in a charged state, i.e. under pressure and about half its volume is compressed gas and the other half is the working fluid, separated by a flexible (rubber) membrane. As the working fluid can be a soapy water solution with the addition of an inhibitor and a disinfectant component.

Причем начальное давление газа в ПГА (до заполнения его рабочей жидкостью) должно быть на ~5…10% выше величины давления, которое необходимо для сжатия пружины 4 и 5 до конечного положения, то есть перевода БИ в рабочее состояние.Moreover, the initial gas pressure in the PHA (before filling it with a working fluid) should be ~ 5 ... 10% higher than the pressure that is necessary to compress the springs 4 and 5 to the final position, that is, transfer the BI to the operating state.

При заполнении ПГА рабочей жидкостью происходит сжатие газа и, если рабочая жидкость заполняет половину объема ПГА, то давление в ПГА увеличивается ~ в 2 раза от начального.When filling the PHA with the working fluid, gas compression occurs, and if the working fluid fills half the volume of the PHA, then the pressure in the PHA increases ~ 2 times from the initial one.

Проходной кран 31 - в положении «закрыто».Globe valve 31 is in the closed position.

Двухпозиционный гидрораспределитель 27 соединяет подпоршневую полость В ГБИ через регулирующий дроссель 28 и патрубок 29 с атмосферой.The on-off directional control valve 27 connects the piston cavity In the GBI through the control throttle 28 and the pipe 29 with the atmosphere.

Перевод ГБИ в рабочее состояние.Transfer GBI in working condition.

Проходной кран 31 - в положении «открыто».Globe valve 31 - in the "open" position.

Двухпозиционный гидрораспределитель 27 - в положении, соединяющем гидравлическую полость Б ПГА с подпоршневой полостью В ГБИ, и перекрывающего сообщение подпоршневой полости В с атмосферой. Жидкость под давлением поступает в подпоршневую полость В, заставляя поршень-шток 2 сжимая пружины 4 и 5, двигаться вправо до упора, хвостовик которого фиксируется шариковым замком. Одновременно гидравлическая полость Б заполняется лекарственным препаратом. При этом спусковой рычаг 13 приподнимается, что сигнализирует о взведенном состоянии ГБИ.The on-off directional control valve 27 is in the position connecting the hydraulic cavity B of the PHA with the sub-piston cavity V GBI, and blocking the communication of the sub-piston cavity B with the atmosphere. Fluid under pressure enters the piston cavity B, causing the piston-rod 2 compressing the springs 4 and 5 to move to the right until it stops, the shank of which is fixed with a ball lock. At the same time, the hydraulic cavity B is filled with a drug. In this case, the trigger lever 13 rises, which signals the cocked state of the GBI.

Инъекция.Injection.

Двухпозиционный гидрораспределитель 27 - в положении, соединяющем подпоршневую полость В ГБИ с атмосферой (вариант А).On-off directional control valve 27 - in the position connecting the piston cavity V GBI with the atmosphere (option A).

Инъекция происходит при нажатии на спусковой рычаг 13, который через спусковую кнопку 9 освобождает хвостовик поршня-штока 2 от шарикового замка. Под действием пружин 4 и 5 поршень-шток 2 перемещается «влево», и через жестко связанного с ним плунжером 15 выталкивает лекарственный препарат через сопло 20 - инъекция. Одновременно поршень-шток 2 выталкивает рабочую жидкость через двухпозиционный гидрораспределитель 27 и регулирующий дроссель 28 наружу. Регулирующий дроссель 28 позволяет регулировать величину сопротивления магистрали рабочей жидкости при истечении ее из подпоршневой полости В наружу в атмосферу, а значит и скорость движения поршня-штока 2. Следовательно, изменяя проходное сечение регулирующего дросселя 28, изменяется давление лекарственного препарата перед выходным соплом 20 ГБИ. Этот механизм позволяет регулировать скорость вытекания струи лекарственного препарата из сопла 20 и, тем самым, глубину инъекции (внутримышечно, подкожно, либо, внутрикожно). Через патрубок 29 рабочую жидкость можно направлять в место инъекции, и тем самым дополнительно продезинфицировать место введения ЛП в тело животного.Injection occurs when you press the release lever 13, which through the release button 9 releases the shank of the piston rod 2 from the ball lock. Under the action of the springs 4 and 5, the piston rod 2 moves "to the left", and through the plunger 15, rigidly connected with it, pushes the drug through the nozzle 20 - injection. At the same time, the piston rod 2 pushes the working fluid through the on-off valve 27 and the control throttle 28 out. The regulating throttle 28 allows you to adjust the resistance of the working fluid line when it flows from the sub-piston cavity B out into the atmosphere, and therefore the speed of the piston rod 2. Therefore, by changing the flow area of the regulating throttle 28, the pressure of the drug in front of the 20 GBI nozzle changes. This mechanism allows you to adjust the flow rate of the drug stream from the nozzle 20 and, thus, the depth of injection (intramuscularly, subcutaneously, or intradermally). Through the pipe 29, the working fluid can be directed to the injection site, and thereby further disinfect the injection site of the drug in the body of the animal.

Следует отметить, что после каждой инъекции происходит уменьшение объема рабочей жидкости в ПГА на величину _ΔV_рж~V_д⋅12, где V_д - доза медицинского препарата на одну инъекцию.It should be noted that after each injection there is a decrease in the volume of working fluid in the PHA by _Δ V _rg ~ V _d ⋅ 12, where V _d is the dose of the drug per injection.

Через определенное количество произведенных инъекций рабочая жидкость будет израсходована и ПГА будет разряжен, соответственно его необходимо будет заменить. Использованный ПГА вновь заполняют рабочей жидкостью с помощью, например, ручного насоса.After a certain number of injections, the working fluid will be consumed and the PHA will be discharged, respectively, it will need to be replaced. Used PHA is again filled with a working fluid using, for example, a hand pump.

В качестве примера, приведем работу предлагаемого ГБИ в комплекте с системой взвода и регулирования.As an example, we give the work of the proposed GBI complete with a platoon and regulation system.

Доза лекарственного препарата -1 мл. Перевод пружины в сжатое состояние (ГБИ заряжен) требует давления перед поршнем ~2,2 МПа. При этом объем подпоршневой полости В при взведенном состоянии ГБИ составляет ~12 мл, который заполняет рабочая жидкость из ПГА. Если использовать ПГА объемом 1 л, то в нем, в заряженном его состоянии находится ~500 мл рабочей жидкости под давлением ~4,5 МПа (в разряженном состоянии давление в ПГА будет ~2,2 МПа). 500 мл рабочей жидкости позволит произвести ~40 инъекций с дозой лекарственного препарата 1 мл, т.к. при каждой инъекции будет израсходовано 12 мл рабочей жидкости.The dose of the drug is -1 ml. Transferring a spring to a compressed state (GBI is charged) requires a pressure of ~ 2.2 MPa in front of the piston. In this case, the volume of the sub-piston cavity B in the charged state of the GBI is ~ 12 ml, which fills the working fluid from PHA. If 1 liter PHA is used, then in it, in its charged state, there are ~ 500 ml of working fluid under a pressure of ~ 4.5 MPa (in a discharged state, the pressure in the PHA will be ~ 2.2 MPa). 500 ml of the working fluid will allow ~ 40 injections with a dose of 1 ml of the drug, as with each injection, 12 ml of working fluid will be used up.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет свести к минимуму физическое усилие по взведению в рабочее состояние гидравлического безыгольного инъектора и осуществить регулирование глубины инъекции без его разборки-сборки.Thus, the proposed technical solution allows to minimize the physical effort of putting into operation a hydraulic needleless injector and to regulate the depth of injection without disassembling it.

Claims

A hydraulic needleless injector comprising a housing, a spring-loaded piston-rod, a drug delivery system, a hydraulic line, characterized in that the piston cavity formed by the housing and the piston is connected by a high pressure sleeve to a hydraulic cavity of a replaceable pneumatic accumulator and a nozzle for supplying a disinfectant fluid through a two-position valve as a working fluid for cocking a hydraulic needleless injector, a disinfectant solution is used, which th branch pipe is sent to the injection site.