BRPI0707380A2 - dispositivo de injeção com um sensor de proximidade capacitivo - Google Patents

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BRPI0707380A2
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Gerhard Lauchard
Martin Reindl
Claudia-Carolin Guggenberger
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Ares Trading Sa
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Abstract

DISPOSITIVO DE INJEçãO COM UM SENSOR DE PROXIMIDADE CAPACITIVO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de injeção para injetar medicação em um paciente, compreendendo uma superfície (5) tendo um furo passante (3) para passagem de uma agulha, caracterizado pelo fato de ainda compreender um sensor de proximidade capacitivo (12, 13, 30) para detectar a proximidade ou o contato de pele humana da/com a referida superfície (5).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVODE INJEÇÃO COM UM SENSOR DE PROXIMIDADE CAPACITIVO".
A presente invenção refere-se a um dispositivo de injeção, isto é,a um dispositivo para injetar medição em um paciente.
Os dispositivos de injeção, em geral, compreendem uma super-fície para contactar a pele do paciente, superfície que tem um furo passantepara passagem de uma agulha conectada a um recipiente para medicaçãono interior do dispositivo.
Uma finalidade da invenção é aumentar a segurança de uso emanipulação de üm dispositivo de injeção.
Com essa finalidade, é proporcionado um dispositivo de injeçãopara injetar medicação em um paciente, compreendendo uma superfícietendo um furo passante para passagem de uma agulha, caracterizado pelofato de ainda compreender um sensor de proximidade capacitivo para detec-tar proximidade ou contato de pele humana para/ com a referida superfície.
O sensor capacitivo, de preferência, é ajustado de modo que ummero contato de um dedo na referida superfície não é detectado e/ ou quemateriais, tais como roupas secas, algodão seco, couro seco, madeira, plás-tico, metal, cerâmica, vidro não são detectados.
O dispositivo de injeção pode incluir uma unidade de controle,que permite injeção de medicação apenas quando a detecção pelo sensorocorre. Com o ajuste particular acima do sensor, a detecção ocorrerá e ainjeção será permitida apenas quando o dispositivo é colocado, adequada-mente, em uma área do corpo humano nu suficientemente grande, isto é,tipicamente, a área do corpo, tal como um braço, onde a injeção será aplica-da. Os riscos de expulsão acidental de medicação, portanto, são reduzidos.
O dispositivo de injeção pode ainda incluir um mecanismo paramover a agulha entre uma posição retraída, no interior do dispositivo, e umaposição de operação, em que a agulha se projeta do furo passante. De pre-ferência, a unidade de controle permite ao mecanismo mover a agulha daposição retraída para a posição de operação apenas quando a detecção pe-lo sensor ocorre. Essa característica, combinada com o ajuste mencionadoacima do sensor, impede a agulha de ser movida para fora, para sua posi-ção de operação, enquanto o dispositivo de injeção repousa em uma super-fície dura, tal como uma superfície de mesa, que poderia quebrar a agulha eferir o usuário. Essa característica também reduz os riscos de que a pele dousuário possa ser perfurada acidentalmente pela agulha, quando o usuárioestá manipulando o dispositivo de injeção.
Mais modalidades particulares do dispositivo de injeção de acor-do com a invenção são definidas nas reivindicações dependentes anexas.
Outras características e vantagens da presente invenção serãoevidentes da leitura da descrição detalhada seguinte feita com referênciaaos desenhos anexos, em que:
A figura 1 é uma vista em perspectiva parcial do lado de fora deum dispositivo para injeção de medicação de acordo com a invenção, algunscomponentes internos do dispositivo de injeção sendo, porém, mostradosdiagramática e parcialmente em linhas tracejadas;
A figura 2 é uma vista de topo de dois eletrodos de um sensor deproximidade capacitivo incluído no dispositivo de injeção de acordo com ainvenção;
A figura 3 é um diagrama de um circuito eletrônico ao qual oseletrodos mostrados na figura 2 são conectados;
A figura 4 é uma vista em perspectiva mostrando três eletrodosde uma modalidade alternativa do sensor de proximidade capacitivo incluídono dispositivo de injeção de acordo com a invenção.
A figura 1 mostra o alojamento 1 de um dispositivo para injeçãode medicação de acordo com a invenção. Uma parede de fundo 2 do aloja-mento 1 compreende um furo passante 3, permitindo a passagem de umaagulha 3a. A agulha 3a é conectada a um recipiente para medicação 3b nointerior do alojamento 1. Um mecanismo 3c, incluindo um motor elétrico,também é proporcionado no interior do alojamento 1 para manter e moververticalmente o recipiente para medicação 3b com sua agulha 3a, de modoque esses elementos 3a, 3b podem assumir uma posição retraída, comple-tamente dentro do alojamento 1, e uma posição de operação em que a agu-lha 3a se projeta do furo passante 3 para perfurar a pele de um paciente.Mais detalhes dos elementos 3a, 3b, 3c podem ser encontrados em WO2005/077441.
Em uma porção central da parede de fundo 2, adjacente ao furopassante 3, um segundo furo passante é fechado por um elemento eletrica-mente isolante 4 na forma de uma folha plástica ligada à superfície externada parede de fundo 2. As superfícies externas da folha de plástico 4 e daparede de fundo 2 definem juntas uma superfície de contato substancialmen-te plana 5 destinada a tocar a pele do paciente. A folha de plástico 4 tem umlado côncavo 6 e três lados retos 7, 8, 9. O lado côncavo 6 é adjacente aofuro passante 3 e segue parte do contorno daquele furo passante 3. Os la-dos retos 7, 8 definem juntos um canto. O canto definido pelos lados retos 8,9 é truncado de modo a deixar espaço para um emissor/ receptor de infra-vermelho 10 proporcionado para transmissão de dados entre o dispositivo deinjeção e um computador.
Fazendo referência agora à figura 2, a folha de plástico 4 (mos-trada em linhas finas na figura 2) suporta em sua superfície interna 11 doiseletrodos metálicos co-planares 12, 13 de um sensor de proximidade capaci-tivo. Os dois eletrodos 12, 13 são ligados à superfície interna 11 da folha deplástico 4 e definem um plano que é paralelo à folha de plástico 4. Um, 12,dos eletrodos 12, 13 é muito maior do que o outro eletrodo 13, isto é, ocupauma área muito maior no plano antes citado. Esse eletrodo maior 12 é ligei-ramente menor do que a folha de plástico 4 e compreende um lado côncavo14 e três lados retos 15, 16, 17 que correspondem e são paralelos, respecti-vãmente, aos lados 6 - 9 da folha de plástico 4. O eletrodo maior 12 aindadefine uma reentrância em forma de U 18 entre o lado côncavo 14 e seu la-do reto oposto 16. O eletrodo menor 13 tem uma forma e é disposto dentroda reentrância em forma de U 18, em uma direção substancialmente parale-la às pernas 19, 20 do primeiro eletrodo 12 formado pela reentrância emforma de U 18. A largura w1, w2 das pernas 19, 20 e a distância d entre ofundo 21 da reentrância em forma de U 18 e o lado 15 do eletrodo maior 12oposto ao referido fundo 21 são maiores do que a largura w do segundo ele-trodo 13. Para deixar espaço para o emissor/ receptor infravermelho 10, aperna 19, correspondendo ao lado 16 do eletrodo maior 12 é menor do que aperna 20, correspondente ao lado côncavo 14, e uma primeira porção reta22 do eletrodo menor 13, que é remota do fundo 21 da reentrância em formade U 18, é deslocada para o lado côncavo 14 em relação a uma segundaporção reta 23 do eletrodo menor 13, que está perto do fundo 21 da reen-trância em forma de U 18. Um contato elétrico 24 é conectado ao eletrodomenor 13, no final do eletrodo menor 13 que é afastado do fundo 21 da reen-trância em forma de U 18. Outro contato elétrico 25 é conectado ao eletrodomaior 12, no seu lado 17.
Fazendo referência à figura 3, os dois eletrodos 12, 13 são, cadaum, conectados através dos contatos elétricos 25, 24 a um circuito eletrônicodo sensor de proximidade capacitivo, proporcionado no interior do aloja-mento 1 do dispositivo de injeção. O circuito eletrônico 30 é projetado demodo que os dois eletrodos 12, 13 definem juntos uma capacitância e demodo que uma mudança na referida capacitância , causada por um corpohumano que se aproxima sendo detectado. Graças à forma e ao tamanhodos eletrodos 12, 13 e, notavelmente, ao fato de que o eletrodo maior 12circunda o eletrodo menor 13 na área da reentrância em forma de U 18, ocampo elétrico entre os eletrodos 12, 13 é moldado de modo que possa serfacilmente influenciado do lado de fora do sensor, em particular por tecidohumano. Quando o tecido humano se aproxima dos eletrodos 12, 13, a per-missividade vista pelo campo elétrico é modificada, porque o tecido humanotem uma permissividade diferente da do ar. Isso resulta em uma mudançada capacitância definida pelos eletrodos 12, 13. O tamanho grande do ele-trodo maior 12, que é o eletrodo de medição (o eletrodo menor 13 sendo umeletrodo de referência), ainda aumenta a sensitividade do sensor. A sensiti-vidade do sensor é ainda aumentada pela pequena folga lateral g entre oseletrodos 12, 13, que é, de preferência, menor do que a largura w do eletro-do menor 13. Além disso, graças ao seu lado côncavo 14, que segue o con-torno do furo passante 3, o eletrodo maior 12 pode ser disposto muito pertodo furo 3 e o sensor pode, assim, detectar, mais precisamente, um posicio-namento adequado do dispositivo de injeção na área da pele do paciente,que deve ser perfurada pela agulha 3a.
Na prática, o sensor é, assim, ajustado para detectar uma mu-dança na capacitância definida pelos eletrodos 12, 13, quando um volumesuficiente de tecido humano entrou no campo elétrico gerado pelos eletrodos12, 13. O referido volume suficiente de tecido humano pode ser determina-do, por exemplo, de modo que um mero contato de um dedo, em particularum dedo de criança, com a superfície externa da folha de plástico 4 do dis-positivo de injeção, oposto aos eletrodos 12, 13, não ativa o sensor, enquan-to um contato dá área da pele do paciente onde a injeção deve ser realizada,por exemplo, um braço, ativa o sensor.
Outra condição satisfeita pelo sensor pode ser que materiais,tais como Madeira, plástico, vidro, metal, cerâmica, particularmente em con-dição seca (isto é, não úmida), bem como têxtil seco (algodão seco) e couroseco não ativam o sensor, quando são postos em contato com a folha deplástico 4. Em particular, o ajuste pode ser tal que a pele humana não é de-tectada através de roupas secas. Para facilitar a discriminação entre a pelehumana e outros materiais, a parede de fundo 2 do dispositivo de injeçãotem pés 31 (veja a figura 1) para impedir o contato da superfície de contato 5da pele com superfícies rígidas planas, tais como mesas, etc., embora per-mitindo contato da superfície de contato de pele 5 com objetos macios, comoa pele humana. Os pés 31 permitem também a redução de influências ambi-entais de superfícies metálicas, por exemplo, cobre, ferro.
A ativação do sensor faz com que uma unidade de controle nodispositivo de injeção permita a injeção de uma dose de medicação no paci-ente após um botão de injeção ter sido comprimido pelo paciente. Com osajustes acima, o sensor de acordo com a invenção aperfeiçoa a segurançado paciente uma vez que o sensor é ativado e a injeção é permitida apenasquando o dispositivo de injeção é colocado adequadamente na pele do paci-ente. A colocação do dispositivo em uma área inadequada, como sobre rou-pas ou sobre uma superfície rígida, não ativará o sensor e, portanto, a ope-ração do botão de injeção não fará com que a medicação seja expelida dodispositivo. Mais particularmente, a operação do botão de injeção em umacondição onde o sensor não é ativado fará com que a agulha 3a seja movidapara fora do furo passante 3. Isso evita a quebra da agulha 3a, pelo movi-mento da mesma para fora, enquanto o dispositivo de injeção é colocado emuma superfície dura, tal como a superfície de uma mesa, ou perfurando, aci-dentalmente, a pele do usuário, enquanto o dispositivo de injeção está sendomanipulado.
Conforme mostrado na figura 3, o circuito eletrônico 30 do sen-sor compreende, de acordo com uma modalidade preferida, um circuito decronômetro 32, disponível comercialmente sob referência Texas InstrumentTLC555CDR e configurado para distribuir um sinal periódico em sua saídaOUT. O eletrodo maior 12 é conectado à saída OUT do circuito de cronôme-tro 32 via um resistor R005 de 30 kQ e, portanto, recebe o sinal periódico viao referido resistor. O eletrodo menor 13 é conectado diretamente à entradade disparo TRIG e à entrada limite THRES do circuito de cronômetro 32. Asentradas VDD e RESET do circuito de cronômetro 32 são conectadas a umatensão fixa de 3,3 V. Um capacitar C007 de IOOnF tem um primeiro terminalconectado à terra e um segundo terminal conectado às entradas VDD e RE-SET do circuito de cronômetro 32. Um resistor R006 de 150 kQ tem um pri-meiro terminal conectado à saída OUT do circuito de cronômetro 32 e a umprimeiro terminal do resistor R005 e um segundo terminal conectado a umeletrodo menor 13 e às entradas TRIG e THRES do circuito de cronômetro32. Um capacitar C006 de 10 μΡ tem um primeiro terminal conectado à terrae um segundo terminal conectado ao segundo terminal de resistor R005 e aoeletrodo maior 12. Um circuito de diodo Zener 33 também é proporcionadopara proteção contra descarga eletrostática (ESD).
No circuito eletrônico, conforme mostrado na figura 3, a freqüên-cia da saída de sinal periódico pelo circuito de cronômetro 32 depende dacapacitância formada pelos dois eletrodos 12, 13. Quando o tecido humanoentra no campo elétrico gerado pelos eletrodos 12, 13, a capacitância for-mada pelos eletrodos 12, 13 é mudada, o que resulta em uma mudança dafreqüência do sinal periódico. Um processador 34, conectado à saída OUTdo circuito de cronômetro 32 detecta quando a freqüência está abaixo de umlimite pré-selecionado. A detecção de uma freqüência abaixo do limite pré-selecionado corresponde a uma ativação do sensor, isto é, a uma detecçãoda proximidade de um objeto. A ativação do sensor seguida pela operaçãodo botão de injeção faz com que uma unidade de controle 35 controle o me-canismo 3c de modo que o recipiente de medicação 3b com a agulha 3a se-ja movido para baixo, para sua posição de operação e, então, para controlaro movimento de um pistão do recipiente para medicação 3b através de outromecanismo (não mostrado) para expelir medicação e, assim, realizar a injeção.
Fazendo referência à figura 4, um sensor de proximidade capaci-tivo, usado em uma modalidade alternativa da invenção, compreende umeletrodo de medição, grande 40 e um eletrodo de referência, pequeno, 41. Oeletrodo de medição 40 tem a mesma forma que o eletrodo 12 mostrado nafigura 2. O eletrodo de referência 41 é formado por uma porção retangularplana de uma tira de metal curvada 42 e é co-planar com o eletrodo de me-dição 40 e circundado pelo mesmo. Os eletrodos de medição e de referência40, 41 são protegidos por uma folha de plástico 43, como na modalidade dafigura 2. Além dos eletrodos 40, 41, o sensor usado nesta modalidade alter-nativa compreende um terceiro eletrodo de compensação 44. O eletrodo decompensação 44 é disposto em um plano paralelo ao plano definido peloseletrodos de medição e de referência 40, 41, em uma certa distância doseletrodos 40, 41, e é conectado ao eletrodo de referência 41. Praticamente,o eletrodo de compensação 44 é disposto na superfície interna de uma se-gunda folha 45, que é paralela à folha 43 e está localizada no lado interno dafolha 43. A forma do eletrodo de compensação 44 corresponde, substanci-almente, ao contorno do eletrodo de medição 40.
A finalidade do eletrodo de compensação 44 é limitar o campoelétrico do sensor de proximidade capacitivo à área onde a detecção de peleocorrerá. O eletrodo de compensação 44, assim, impede que a manipulaçãodo dispositivo de injeção, isto é, a sustentação do dispositivo de injeção comas mãos, seja detectada como uma colocação adequada do dispositivo napele humana. O circuito eletrônico 44 também protege o campo elétrico. Issoé importante para dispositivos de injeção que são acionados com baterias.

Claims (24)

1. Dispositivo de injeção para injetar medicação em um paciente,compreendendo uma superfície (5), tendo um furo passante (3) para passa-gem de uma agulha (3a), caracterizado pelo fato de ainda compreender umsensor de proximidade capacitivo (12, 13, 30) para detectar a proximidadeou o contato de pele humana na/ com a referida superfície (5).
2. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de ainda compreender uma unidade de controle (35),que permite a injeção de medicação apenas quando a detecção pelo sensor(12, 13, 30) ocorre.
3. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizado pelo fato de ainda compreender um mecanismo (3c) para movera agulha (3a) entre uma posição retraída, no interior do dispositivo, e umaposição de operação, em que a agulha (3a) se projeta do furo passante (3),a referida unidade de controle (35) permitindo ao mecanismo (3c) mover aagulha (3a) da posição retraída para a posição de operação apenas quandoa detecção pelo sensor (12, 13, 30) ocorre.
4. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proxi-midade capacitivo (12, 13, 30) ser ajustado de modo que um mero contatode um dedo na referida superfície (5) não é detectado.
5. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proxi-midade capacitivo (12, 13, 30) ser ajustado de modo a não detectar, subs-tancialmente, roupas secas.
6. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proxi-midade capacitivo (12, 13, 30) ser ajustado de modo a não detectar, subs-tancialmente, qualquer um dos seguintes materiais: algodão seco, couro seco.
7. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proxi-midade capacitivo (12, 13, 30) ser ajustado de modo a não detectar, subs-tancialmente, qualquer um dos seguintes materiais: madeira, plástico, metal,cerâmica, vidro.
8. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de os pés (31) serem propor-cionados na referida superfície (5), para impedir o contato da referida super-fície (5) com uma superfície rígida, enquanto permite o contato da referidasuperfície (5) com a pele humana.
9. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proxi-midade capacitivo (12, 13, 30) ser adjacente ao referido furo passante (3).
10. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de o sensor de proximidadecapacitivo compreender um primeiro eletrodo (12), um segundo eletrodo (13)definindo uma capacitância com o primeiro eletrodo (12) e meios (30) paradetectar uma mudança na referida capacitância devido à proximidade dapele humana do sensor.
11. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo eletrodos (12, 13) seremsubstancialmente co-planares e dispostos em um plano paralelo à referidasuperfície (5).
12. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de os referidos primeiro e segundo eletrodos (12, 13)serem dispostos em uma superfície interna (11) de um elemento de isola-mento (4), o referido elemento de isolamento (4) tendo uma superfície exter-na que define pelo menos parte da referida superfície (5) tendo o referidofuro passante (3).
13. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 10 a 12, caracterizado pelo fato de o primeiro eletrodo (12)circundar, pelo menos parcialmente, o segundo eletrodo (13).
14. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato de o segundo eletrodo (13) ter uma forma alongada.
15. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de o segundo eletrodo (13) ser disposto dentro deuma reentrância em forma de U (18), definida pelo primeiro eletrodo (12) eser substancialmente paralelo às pernas (19, 20) do primeiro eletrodo (12),formado pela reentrância em forma de U (18).
16. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de a largura (w1, w2) das referidas pernas (19, 20) ea distância (d) entre o fundo (21) da reentrância em forma de U (18) e umlado (15) do primeiro eletrodo (12) oposto ao referido fundo (21) são maioresdo que a largura (w) do segundo eletrodo (13).
17. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 14 a 16, caracterizado pelo fato de a folga lateral (g) entre osprimeiro e segundo eletrodos (12, 13) ser menor do que a largura (w) do se-gundo eletrodo (13).
18. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 13 a 17, caracterizado pelo fato de o primeiro eletrodo (12)ser maior do que o segundo eletrodo (13).
19. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 10 a 18, caracterizado pelo fato de um lado (14) do primeiroeletrodo (12) ficar adjacente ao furo passante (3) e ter uma forma côncavaque segue parte do contorno do furo passante (3).
20. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 10 a 19, caracterizado pelo fato de o referido meio (30) paradetectar uma mudança na referida capacitância compreender um primeirocircuito eletrônico (32), que distribui um sinal periódico para o primeiro ele-trodo (12).
21. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato de o primeiro circuito eletrônico (32) ser um circuitode cronômetro (32) tendo uma saída conectada ao primeiro eletrodo (12),uma entrada de disparo e uma entrada limite, as entradas de disparo e limitesendo ambas conectadas ao segundo eletrodo (13).
22. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 20 ou-21, caracterizado pelo fato de a freqüência do sinal periódico depender dareferida capacitância e pelo fato de o referido meio (30) para detectar umamudança na referida capacitância ainda compreender um segundo circuitoeletrônico (34) para detectar uma mudança na referida freqüência devido àproximidade da pele humana do sensor.
23. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 10 a 22, caracterizado pelo fato de ainda compreender umeletrodo de compensação (44) para limitar o campo elétrico gerado pelosprimeiro e segundo eletrodos (40, 41) a uma determinada área.
24. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado pelo fato de o eletrodo de compensação (44) ser disposto emum plano paralelo a um plano definido pelos primeiro e segundo eletrodos(40, 41), ser conectado ao segundo eletrodo (41) e ter uma forma que cor-responde, substancialmente, ao contorno do primeiro eletrodo (40).
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 30/01/2007, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. PATENTE CONCEDIDA CONFORME ADI 5.529/DF, QUE DETERMINA A ALTERACAO DO PRAZO DE CONCESSAO.