BRPI0707380B1 - Dispositivo de injeção com um sensor de proximidade capacitivo - Google Patents

Dispositivo de injeção com um sensor de proximidade capacitivo Download PDF

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Martin Reindl
Claudia-Carolin Guggenberger
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Ares Trading S.A
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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

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de injeção, isto é, a um dispositivo para injetar medição em um paciente.
[002] Os dispositivos de injeção, em geral, compreendem uma superfície para contactar a pele do paciente, superfície que tem um furo passante para passagem de uma agulha conectada a um recipiente para medicação no interior do dispositivo.
[003] Uma finalidade da invenção é aumentar a segurança de uso e manipulação de um dispositivo de injeção.
[004] Com essa finalidade, é proporcionado um dispositivo de injeção para injetar medicação em um paciente, compreendendo uma superfície tendo um furo passante para passagem de uma agulha, caracterizado pelo fato de ainda compreender um sensor de proximidade capacitivo para detectar proximidade ou contato de pele humana para/ com a referida superfície.
[005] O sensor capacitivo, de preferência, é ajustado de modo que um mero contato de um dedo na referida superfície não é detectado e/ ou que materiais, tais como roupas secas, algodão seco, couro seco, madeira, plástico, metal, cerâmica, vidro não são detectados.
[006] O dispositivo de injeção pode incluir uma unidade de controle, que permite injeção de medicação apenas quando a detecção pelo sensor ocorre. Com o ajuste particular acima do sensor, a detecção ocorrerá e a injeção será permitida apenas quando o dispositivo é colocado, adequadamente, em uma área do corpo humano nu suficientemente grande, isto é, tipicamente, a área do corpo, tal como um braço, onde a injeção será aplicada. Os riscos de expulsão acidental de medicação, portanto, são reduzidos.
[007] O dispositivo de injeção pode ainda incluir um mecanismo para mover a agulha entre uma posição retraída, no interior do dispositivo, e uma posição de operação, em que a agulha se projeta do furo passante. De preferência, a unidade de controle permite ao mecanismo mover a agulha da posição retraída para a posição de operação apenas quando a detecção pelo sensor ocorre. Essa característica, combinada com o ajuste mencionado acima do sensor, impede a agu-lha de ser movida para fora, para sua posição de operação, enquanto o dispositivo de injeção repousa em uma superfície dura, tal como uma superfície de mesa, que poderia quebrar a agulha e ferir o usuário. Essa característica também reduz os riscos de que a pele do usuário possa ser perfurada acidentalmente pela agulha, quando o usuário está manipulando o dispositivo de injeção.
[008] Mais modalidades particulares do dispositivo de injeção de acordo com a invenção são definidas nas reivindicações dependentes anexas.
[009] Outras características e vantagens da presente invenção serão evidentes da leitura da descrição detalhada seguinte feita com referência aos desenhos anexos, em que: A figura 1 é uma vista em perspectiva parcial do lado de fora de um dispositivo para injeção de medicação de acordo com a invenção, alguns componentes internos do dispositivo de injeção sendo, porém, mostrados diagramática e parcialmente em linhas tracejadas; A figura 2 é uma vista de topo de dois eletrodos de um sensor de proximidade capacitivo incluído no dispositivo de injeção de acordo com a invenção; A figura 3 é um diagrama de um circuito eletrônico ao qual os eletrodos mostrados na figura 2 são conectados; A figura 4 é uma vista em perspectiva mostrando três eletrodos de uma modalidade alternativa do sensor de proximidade capa- citivo incluído no dispositivo de injeção de acordo com a invenção.
[0010] A figura 1 mostra o alojamento 1 de um dispositivo para injeção de medicação de acordo com a invenção. Uma parede de fundo 2 do alojamento 1 compreende um furo passante 3, permitindo a passagem de uma agulha 3a. A agulha 3a é conectada a um recipiente para medicação 3b no interior do alojamento 1. Um mecanismo 3c, incluindo um motor elétrico, também é proporcionado no interior do alojamento 1 para manter e mover verticalmente o recipiente para medicação 3b com sua agulha 3a, de modo que esses elementos 3a, 3b podem assumir uma posição retraída, completamente dentro do alojamento 1, e uma posição de operação em que a agulha 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 WO 2005/077441.
[0011] Em uma porção central da parede de fundo 2, adjacente ao furo passante 3, um segundo furo passante é fechado por um elemento eletricamente isolante 4 na forma de uma folha plástica ligada à superfície externa da parede de fundo 2. As superfícies externas da folha de plástico 4 e da parede de fundo 2 definem juntas uma superfície de contato substancialmente plana 5 destinada a tocar a pele do paciente. A folha de plástico 4 tem um lado côncavo 6 e três lados retos 7, 8, 9. O lado côncavo 6 é adjacente ao furo passante 3 e segue parte do contorno daquele furo passante 3. Os lados 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 infravermelho 10 proporcionado para transmissão de dados entre o dispositivo de injeção e um computador.
[0012] Fazendo referência agora à figura 2, a folha de plástico 4 (mostrada em linhas finas na figura 2) suporta em sua superfície interna 11 dois eletrodos metálicos co-planares 12, 13 de um sensor de proximidade capacitivo. Os dois eletrodos 12, 13 são ligados à superfí- cie interna 11 da folha de plástico 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, ocupa uma área muito maior no plano antes citado. Esse eletrodo maior 12 é ligeiramente menor do que a folha de plástico 4 e compreende um lado côncavo 14 e três lados retos 15, 16, 17 que correspondem e são paralelos, respectivamente, aos lados 6 - 9 da folha de plástico 4. O eletrodo maior 12 ainda define uma reentrância em forma de U 18 entre o lado côncavo 14 e seu lado reto oposto 16. O eletrodo menor 13 tem uma forma e é disposto dentro da reentrância em forma de U 18, em uma direção substancialmente paralela às pernas 19, 20 do primeiro eletrodo 12 formado pela reentrância em forma de U 18. A largura w1, w2 das pernas 19, 20 e a distância d entre o fundo 21 da reentrância em forma de U 18 e o lado 15 do eletrodo maior 12 oposto ao referido fundo 21 são maiores do que a largura w do segundo eletrodo 13. Para deixar espaço para o emissor/ receptor infravermelho 10, a perna 19, correspondendo ao lado 16 do eletrodo maior 12 é menor do que a perna 20, correspondente ao lado côncavo 14, e uma primeira porção reta 22 do eletrodo menor 13, que é remota do fundo 21 da reentrância em forma de U 18, é deslocada para o lado côncavo 14 em relação a uma segunda porção reta 23 do eletrodo menor 13, que está perto do fundo 21 da reentrância em forma de U 18. Um contato elétrico 24 é conectado ao eletrodo menor 13, no final do eletrodo menor 13 que é afastado do fundo 21 da reentrância em forma de U 18. Outro contato elétrico 25 é conectado ao eletrodo maior 12, no seu lado 17.
[0013] Fazendo referência à figura 3, os dois eletrodos 12, 13 são, cada um, conectados através dos contatos elétricos 25, 24 a um circuito eletrônico 30 do sensor de proximidade capacitivo, proporcionado no interior do alojamento 1 do dispositivo de injeção. O circuito eletrônico 30 é projetado de modo que os dois eletrodos 12, 13 definem jun- tos uma capacitância e de modo que uma mudança na referida capaci- tância , causada por um corpo humano que se aproxima sendo detectado. Graças à forma e ao tamanho dos eletrodos 12, 13 e, notavelmente, ao fato de que o eletrodo maior 12 circunda o eletrodo menor 13 na área da reentrância em forma de U 18, o campo elétrico entre os eletrodos 12, 13 é moldado de modo que possa ser facilmente influenciado do lado de fora do sensor, em particular por tecido humano. Quando o tecido humano se aproxima dos eletrodos 12, 13, a permis- sividade vista pelo campo elétrico é modificada, porque o tecido hu-mano tem uma permissividade diferente da do ar. Isso resulta em uma mudança da capacitância definida pelos eletrodos 12, 13. O tamanho grande do eletrodo maior 12, que é o eletrodo de medição (o eletrodo menor 13 sendo um eletrodo de referência), ainda aumenta a sensitivi- dade do sensor. A sensitividade do sensor é ainda aumentada pela pequena folga lateral g entre os eletrodos 12, 13, que é, de preferência, menor do que a largura w do eletrodo menor 13. Além disso, graças ao seu lado côncavo 14, que segue o contorno do furo passante 3, o eletrodo maior 12 pode ser disposto muito perto do furo 3 e o sensor pode, assim, detectar, mais precisamente, um posicionamento adequado do dispositivo de injeção na área da pele do paciente, que deve ser perfurada pela agulha 3a.
[0014] Na prática, o sensor é, assim, ajustado para detectar uma mudança na capacitância definida pelos eletrodos 12, 13, quando um volume suficiente de tecido humano entrou no campo elétrico gerado pelos eletrodos 12, 13. O referido volume suficiente de tecido humano pode ser determinado, por exemplo, de modo que um mero contato de um dedo, em particular um dedo de criança, com a superfície externa da folha de plástico 4 do dispositivo de injeção, oposto aos eletrodos 12, 13, não ativa o sensor, enquanto um contato da área da pele do paciente onde a injeção deve ser realizada, por exemplo, um braço, ativa o sensor.
[0015] Outra condição satisfeita pelo sensor pode ser que materiais, tais como Madeira, plástico, vidro, metal, cerâmica, particularmente em condição seca (isto é, não úmida), bem como têxtil seco (algodão seco) e couro seco não ativam o sensor, quando são postos em contato com a folha de plástico 4. Em particular, o ajuste pode ser tal que a pele humana não é detectada através de roupas secas. Para facilitar a discriminação entre a pele humana e outros materiais, a parede de fundo 2 do dispositivo de injeção tem pés 31 (veja a figura 1) para impedir o contato da superfície de contato 5 da pele com superfí-cies rígidas planas, tais como mesas, etc., embora permitindo contato da superfície de contato de pele 5 com objetos macios, como a pele humana. Os pés 31 permitem também a redução de influências ambientais de superfícies metálicas, por exemplo, cobre, ferro.
[0016] A ativação do sensor faz com que uma unidade de controle no dispositivo de injeção permita a injeção de uma dose de medicação no paciente após um botão de injeção ter sido comprimido pelo paciente. Com os ajustes acima, o sensor de acordo com a invenção aperfeiçoa a segurança do paciente uma vez que o sensor é ativado e a injeção é permitida apenas quando o dispositivo de injeção é colocado adequadamente na pele do paciente. A colocação do dispositivo em uma área inadequada, como sobre roupas ou sobre uma superfície rígida, não ativará o sensor e, portanto, a operação do botão de injeção não fará com que a medicação seja expelida do dispositivo. Mais particularmente, a operação do botão de injeção em uma condição onde o sensor não é ativado fará com que a agulha 3a seja movida para fora do furo passante 3. Isso evita a quebra da agulha 3a, pelo movimento da mesma para fora, enquanto o dispositivo de injeção é colocado em uma superfície dura, tal como a superfície de uma mesa, ou perfurando, acidentalmente, a pele do usuário, enquanto o dispositivo de injeção está sendo manipulado.
[0017] Conforme mostrado na figura 3, o circuito eletrônico 30 do sensor compreende, de acordo com uma modalidade preferida, um circuito de cronômetro 32, disponível comercialmente sob referência Texas Instrument TLC555CDR e configurado para distribuir um sinal periódico em sua saída OUT. O eletrodo maior 12 é conectado à saída OUT do circuito de cronômetro 32 via um resistor R005 de 30 kQ e, portanto, recebe o sinal periódico via o referido resistor. O eletrodo menor 13 é conectado diretamente à entrada de disparo TRIG e à entrada limite THRES do circuito de cronômetro 32. As entradas VDD e RESET do circuito de cronômetro 32 são conectadas a uma tensão fixa de 3,3 V. Um capacitor C007 de 100nF tem um primeiro terminal conectado à terra e um segundo terminal conectado às entradas VDD e RESET do circuito de cronômetro 32. Um resistor R006 de 150 kQ tem um primeiro terminal conectado à saída OUT do circuito de cronômetro 32 e a um primeiro terminal do resistor R005 e um segundo terminal conectado a um eletrodo menor 13 e às entradas TRIG e THRES do circuito de cronômetro 32. Um capacitor C006 de 10 μ F tem um primeiro terminal conectado à terra e um segundo terminal conectado ao segundo terminal de resistor R005 e ao eletrodo maior 12. Um circuito de diodo Zener 33 também é proporcionado para proteção contra descarga eletrostática (ESD).
[0018] No circuito eletrônico, conforme mostrado na figura 3, a frequência da saída de sinal periódico pelo circuito de cronômetro 32 depende da capacitância formada pelos dois eletrodos 12, 13. Quando o tecido humano entra no campo elétrico gerado pelos eletrodos 12, 13, a capacitância formada pelos eletrodos 12, 13 é mudada, o que resulta em uma mudança da frequência do sinal periódico. Um processador 34, conectado à saída OUT do circuito de cronômetro 32 detecta quando a frequência está abaixo de um limite pré-selecionado. A de- tecção de uma frequência abaixo do limite pré-selecionado corresponde a uma ativação do sensor, isto é, a uma detecção da proximidade de um objeto. A ativação do sensor seguida pela operação do botão de injeção faz com que uma unidade de controle 35 controle o mecanismo 3c de modo que o recipiente de medicação 3b com a agulha 3a seja movido para baixo, para sua posição de operação e, então, para controlar o movimento de um pistão do recipiente para medicação 3b através de outro mecanismo (não mostrado) para expelir medicação e, assim, realizar a injeção.
[0019] Fazendo referência à figura 4, um sensor de proximidade capacitivo, usado em uma modalidade alternativa da invenção, compreende um eletrodo de medição, grande 40 e um eletrodo de referência, pequeno, 41. O eletrodo de medição 40 tem a mesma forma que o eletrodo 12 mostrado na figura 2. O eletrodo de referência 41 é formado por uma porção retangular plana de uma tira de metal curvada 42 e é co-planar com o eletrodo de medição 40 e circundado pelo mesmo. Os eletrodos de medição e de referência 40, 41 são protegidos por uma folha de plástico 43, como na modalidade da figura 2. Além dos eletrodos 40, 41, o sensor usado nesta modalidade alternativa compreende um terceiro eletrodo de compensação 44. O eletrodo de compensação 44 é disposto em um plano paralelo ao plano definido pelos eletrodos de medição e de referência 40, 41, em uma certa distância dos eletrodos 40, 41, e é conectado ao eletrodo de referência 41. Praticamente, o eletrodo de compensação 44 é disposto na superfície interna de uma segunda folha 45, que é paralela à folha 43 e está localizada no lado interno da folha 43. A forma do eletrodo de compensação 44 corresponde, substancialmente, ao contorno do eletrodo de medição 40.
[0020] A finalidade do eletrodo de compensação 44 é limitar o campo elétrico do sensor de proximidade capacitivo à área onde a de- tecção de pele ocorrerá. O eletrodo de compensação 44, assim, impede que a manipulação do dispositivo de injeção, isto é, a sustentação do dispositivo de injeção com as mãos, seja detectada como uma colocação adequada do dispositivo na pele humana. O circuito eletrônico 44 também protege o campo elétrico. Isso é importante para dispositivos de injeção que são acionados com baterias.

Claims (19)

1. Dispositivo de injeção compreendendo uma superfície (5), tendo um furo passante (3) para passagem de uma agulha (3a) e um sensor de proximidade capacitivo (12, 13, 30) para detectar a proximidade ou o contato de pele humana na/ com a referida superfície (5); caracterizado pelo fato de que o sensor de proximidade capacitivo compreende um primeiro eletrodo (12), um segundo eletrodo (13) definindo uma capacitância com o primeiro eletrodo (12) e meios (30) para detectar uma mudança na referida capacitância devido à proximidade da pele humana do sensor; em que o dito sensor de proximidade capacitivo (12, 13, 30) é adjacente ao furo passante (3), e em que o primeiro eletrodo (12) circunda, pelo menos parcialmente, o segundo eletrodo (13), onde o segundo eletrodo (13) tem uma forma alongada e a folga lateral (g) entre os primeiro e segundo eletrodos (12, 13) é menor do que a largura (w) do segundo eletrodo (13).
2. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado 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, caracterizado pelo fato de ainda compreender um mecanismo (3c) para mover a agulha (3a) entre uma posição retraída, no interior do dispositivo, e uma posição de operação, em que a agulha (3a) se projeta do furo passante (3), a referida unidade de controle (35) permitindo ao mecanismo (3c) mover a agulha (3a) da posição retraída para a posição de operação apenas quando a detecção pelo sensor (12, 13, 30) ocorre.
4. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proximidade capacitivo (12, 13, 30) ser ajustado de modo que um mero contato de um dedo na referida superfície (5) não é detectado.
5. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proximidade capacitivo (12, 13, 30) ser ajustado de modo a não detectar, substancialmente, roupas secas.
6. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proximidade capacitivo (12, 13, 30) ser ajustado de modo a não detectar, substancialmente, qualquer um dos seguintes materiais: algodão seco, couro seco.
7. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de o referido sensor de proximidade capacitivo (12, 13, 30) ser ajustado de modo a não detectar, substancialmente, qualquer um dos seguintes materiais: madeira, plástico, metal, cerâmica, vidro.
8. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de os pés (31) serem proporcionados na referida superfície (5), para impedir o contato da referida superfície (5) com uma superfície rígida, enquanto permite o contato da referida superfície (5) com a pele humana.
9. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo eletrodos (12, 13) serem substancialmente co-planares e dispostos em um plano paralelo à referida superfície (5).
10. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de os referidos primeiro e segundo eletrodos (12, 13) serem dispostos em uma superfície interna (11) de um elemento de isolamento (4), o referido elemento de isolamento (4) tendo uma superfície externa que define pelo menos parte da referida super- fície (5) tendo o referido furo passante (3).
11. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o segundo eletrodo (13) ser disposto dentro de uma reentrância em forma de U (18), definida pelo primeiro eletrodo (12) e ser substancialmente paralelo às pernas (19, 20) do primeiro eletrodo (12), formado pela reentrância em forma de U (18).
12. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a largura (w1, w2) das referidas pernas (19, 20) e a distância (d) entre o fundo (21) da reentrância em forma de U (18) e um lado (15) do primeiro eletrodo (12) oposto ao referido fundo (21) são maiores do que a largura (w) do segundo eletrodo (13).
13. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 a 12, caracterizado pelo fato de o primeiro eletrodo (12) ser maior do que o segundo eletrodo (13).
14. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de um lado (14) do primeiro eletrodo (12) ficar adjacente ao furo passante (3) e ter uma forma côncava que segue parte do contorno do furo passante (3).
15. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizado pelo fato de o referido meio (30) para detectar uma mudança na referida capacitância compreender um primeiro circuito eletrônico (32), que distribui um sinal periódico para o primeiro eletrodo (12).
16. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o primeiro circuito eletrônico (32) ser um circuito de cronômetro (32) tendo uma saída conectada ao primeiro eletrodo (12), uma entrada de disparo e uma entrada limite, as entradas de disparo e limite sendo ambas conectadas ao segundo eletrodo (13).
17. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de a frequência do sinal periódico depender da referida capacitância e pelo fato de o referido meio (30) para detectar uma mudança na referida capacitância ainda compreender um segundo circuito eletrônico (34) para detectar uma mudança na referida frequência devido à proximidade da pele humana do sensor.
18. Dispositivo de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 17, caracterizado pelo fato de ainda compreender um eletrodo de compensação (44) para limitar o campo elétrico gerado pelos primeiro e segundo eletrodos (40, 41) a uma determinada área.
19. Dispositivo de injeção, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de o eletrodo de compensação (44) ser disposto em um plano paralelo a um plano definido pelos primeiro e segundo eletrodos (40, 41), ser conectado ao segundo eletrodo (41) e ter uma forma que corresponde, 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.