УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к медицине, в частности к устройствам, предназначенным для дозируемого введения в организм пациента лекарственных препаратов в жидкой форме.

Известно устройство для дозированного введения жидких лекарств, управляемое вручную (см. ЕР № 143503).

Основной недостаток такого устройства - невозможность автоматического управления его работой.

Известно также устройство для дозированной подачи жидкости, содержащее резервуар для хранения лекарственной жидкости, нагнетающий и дозирующий узел для подачи жидкости из резервуара по трубке к ее выпускному отверстию, снабженный схемой управления (см. RU № 2240142, A61M5/145, 2003). Устройство содержит диафрагменный насос, снабженный шаговым двигателем, с эксцентричным элементом, взаимодействующим с гибкой стенкой камеры диафрагменного насоса, причем схема управления снабжена микроконтроллером, управляющим вращением вала шагового двигателя, снабженным контролирующим датчиком.

Основной недостаток такого устройства проявляется, когда необходима динамика подачи жидкости, подобная естественной динамике в организме человека, например в процедурах цистометрии и профилометрии, когда процесс заполнения мочевого пузыря должен соответствовать естественному характеру, имеющему место в мочевой системе человека. Кроме того, устройство конструктивно сложно.

Задачей, для решения которой предлагается изобретение, является упрощение конструкции устройства для дозированной подачи жидкости при обеспечении возможности регулирования процесса подачи в широком диапазоне расходов.

Технический результат, проявляющийся в упрощении конструкции устройства для дозированной подачи жидкости (при этом подача жидкости идет под действием силы тяжести, энергия затрачивается только на регулирование расхода), кроме того, обеспечивается возможность регулирования расхода от нулевого до максимального. При этом устройство выполнено на базе стандартной капельницы, к которой добавлен управляемый электромеханический зажим, снабженный системой его управления, что упрощает производство устройства.

Для решения поставленной задачи устройство для дозированной подачи жидкости, содержащее резервуар для хранения лекарственной жидкости, нагнетающий и дозирующий узел для подачи жидкости из резервуара по трубке к ее выпускному отверстию, снабженный схемой управления, отличается тем, что в качестве резервуара для хранения лекарственной жидкости и нагнетающего узла использована капельница с трубкой, размещенная с возможностью подачи жидкости под действием силы тяжести, при этом капельница съемно установлена на исполнительном элементе датчика веса, выполненного с возможностью жесткой фиксации его положения на штативе на время процедуры, причем на участке между капельницей и концом ее трубки размещен электромеханический зажим трубки, выполненный с возможностью полного пережима ее сечения, снабженный электроприводом, выполненным с возможностью управления его работой через схему управления, причем выход датчика веса электрически сообщен с управляющим входом схемы управления. Кроме того, устройство закреплено на штативе, при этом капельница с трубкой закреплены выше электромеханического зажима трубки. Кроме того, электромеханический зажим съемно зафиксирован на штативе, при этом его зажимной узел содержит верхнюю и нижнюю щечки, соединенные шарнирно, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, и закреплен на штативе так, что продольная ось его верхней щечки жестко зафиксирована на штативе и параллельна приводному валу, снабженному резьбой и соосно скрепленному с валом электродвигателя, жестко зафиксированного на штативе, при этом на приводной вал навинчена гайка, верхняя кромка которой уперта в нижние поверхности верхней и нижней щечек, с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль них.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

При этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.

Признак «в качестве резервуара для хранения лекарственной жидкости и нагнетающего узла использована капельница с трубкой» позволяет упростить конструкцию устройства за счет использования в нем стандартных массово производимых недорогих изделий.

Признаки, указывающие, что капельница размещена «с возможностью подачи жидкости под действием силы тяжести», позволяют отказаться от средств принудительной подачи жидкости и тем самым снизить энергопотребление устройства.

Признаки, указывающие, что «капельница съемно установлена на исполнительном элементе датчика веса» позволяют непосредственно получить управляющий сигнал для привода электромеханического зажима, позволяющий регулировать площадь пропускного сечения трубки капельницы с обеспечением стабильного расхода жидкости или перекрыть ее подачу.

Признаки, указывающие, что датчик веса выполнен «с возможностью жесткой фиксации его положения на штативе на время процедуры», обеспечивают возможность использования для позиционирования устройства стандартных массово производимых недорогих изделий и возможность их использования не только в составе заявленного устройства.

Признаки, указывающие, что «на участке между капельницей и концом ее трубки размещен электромеханический зажим трубки», обеспечивают сохранение «самотечного» принципа подачи жидкости.

Признаки, указывающие, что электромеханический зажим выполнен «с возможностью полного пережима ее сечения», обеспечивают возможность регулирования расхода жидкости в широких пределах.

Признаки, указывающие, что электромеханический зажим «снабжен электроприводом, выполненным с возможностью управления его работой через схему управления», обеспечивают возможность автоматизации управления зажимом.

Признаки, указывающие, что «выход датчика веса электрически сообщен с управляющим входом схемы управления», обеспечивают возможность использования сигнала датчика веса для управления режимом подачи жидкости.

Признаки второго пункта формулы обеспечивают сохранение «самотечности» подачи жидкости.

Признаки третьего пункта формулы конкретизируют описание конструкции электромеханического зажима.

На фиг.1 схематически показано устройство, подготовленное к работе; на фиг.2 показан зажимной узел электромеханического зажима в сжатом состоянии; на фиг.3 показан его поперечный разрез; на фиг.4 показан зажимной узел электромеханического зажима в разжатом состоянии.

На чертежах показаны капельница 1, трубка 2, ее конец 3, датчик веса 4, его исполнительный элемент 5, штатив 6, электромеханический зажим 7 с электроприводом 8, включающим электродвигатель 9 со схемой управления 10, выход 11 датчика веса 4, управляющий вход 12 схемы управления 10, зажимной узел 13, его верхняя 14 и нижняя 15 щечки, горизонтальная ось 16, продольная ось 17 верхней щечки 14, приводной вал 18, резьба 19, гайка 20, нижние поверхности 21 верхней 14 и нижней 15 щечек.

Капельница 1 с трубкой 2 не отличаются от известных. В качестве датчика веса 4 может быть использован динамометрический датчик известной конструкции, выполненный на базе тензометрического датчика, рабочие параметры которого соответствуют весовым рабочим характеристикам капельницы. Исполнительный элемент 5 выполнен в виде стержня, один конец которого закреплен на силоизмерительном элементе датчика (на чертежах не показан), а другой конец снабжен фиксирующими дугами, обеспечивающими ввод в них и удержание капельницы 1. Датчик веса 4 выполнен с возможностью жесткой фиксации его положения на штативе на время процедуры.

Штатив 6 конструктивно не отличается от узлов сходного назначения. Электромеханический зажим 7 выполнен с возможностью полного пережима сечения трубки 2 и включает электропривод 8, содержащий электродвигатель 9 (малогабаритный шаговый двигатель известной конструкции, питание которого по соображениям электробезопасности должно быть слаботочным - не более 30 В) и схему управления 10. При этом выход 11 датчика веса 4 электрически сообщен с управляющим входом 12 схемы управления 10. Электромеханический зажим 7 трубки 2 размещен на участке между капельницей 1 и концом 3 ее трубки 2 и съемно зафиксирован на штативе 6. Кроме того, капельница 1 с трубкой 2 закреплены выше электромеханического зажима 7 с возможностью подачи жидкости под действием силы тяжести.

Зажимной узел электромеханического зажима 7 содержит верхнюю 14 и нижнюю 15 щечки, соединенные шарнирно, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси 16, и закреплен на штативе 6 так, что продольная ось 17 его верхней щечки 14 жестко зафиксирована на штативе 6 и параллельна приводному валу 18, снабженному резьбой 19 и соосно скрепленному с валом электродвигателя 9, также жестко зафиксированного на штативе 6, при этом на приводной вал 18 навинчена гайка 20, верхняя кромка которой уперта в нижние поверхности 21 верхней 14 и нижней 15 щечек, с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль них при вращении вала 18.

В качестве схемы управления 10 может быть использован, например, микроконтроллер ARM CortexM4F с возможностью реализации функций память ОЗУ и ПЗУ.

Подготовка заявленного устройства к работе отличается от подготовки обычной капельницы закреплением в верхнем конце штатива 6 датчика веса 4 с исполнительным элементом 5, а в средней его зоне электромеханического зажима 7 (для этого можно установить дополнительные съемные консольные площадки, если они отсутствовали). Далее соответствующими шлейфами (на чертежах не обозначены) электрически соединяют выход 11 датчика веса 4 с управляющим входом 12 схемы управления 10 и подключают электропривод 8 к источнику питания. Открывают электромеханический зажим 7, чтобы обеспечить ввод в его разъем трубки 2, для этого, включив в работу его электропривод 8, перемещают гайку 20 так, чтобы она контактировала только с нижней поверхностью 21 верхней 14 щечки, в результате нижняя щечка 15 под действием своего веса повернется на горизонтальной оси 16, открыв «зев» зажима.

Заполняют капельницу 1 соответствующей жидкостью, перекрывают ее конец 3 известным образом и размещают в исполнительном элементе 5 датчика веса. Далее трубку 2 проводят через «зев» зажима и фиксируют ее соответствующим смещением гайки 20 (при вращении приводного вала 18) на начало нижней поверхности 21 нижней 15 щечки. Далее, известным образом, на конце 3 трубки 2 фиксируют канюлю или другой соответствующий процедуре наконечник и устройство оказывается готово к работе.

При поступлении команды на пережим трубки 2 степень перекрытия поступления жидкости определяется изменением сигнала с датчика веса 4, контролирующего весовой расход жидкости. Схема управления 10 позволяет регулировать подачу жидкости из капельницы 1, установленной в исполнительном элементе 5 датчика веса 4, поступающей через трубку 2, пропущенную через электромеханический зажим 7 с расходом от минимального до максимального, определяемого просветом трубки 2. Это достигается включением в работу электродвигателя 9 с вращением приводного вала 18 в соответствующую сторону, с соответствующим перемещением гайки 20 так, чтобы она «поджала» нижнюю поверхность 21 нижней 15 щечки, ограничив угол ее поворота на горизонтальной оси 16. Устройство может быть использовано в составе уродинамической системы для реализации методик цистометрии и профилометрии, поскольку позволяет адекватно промоделировать процесс заполнения мочевого пузыря с естественным характером и медленно, как это имеет место в мочевой системе человека. С помощью управляющего устройства может быть реализован любой характер подачи жидкости.