Aiguille hypodermique.
Cette invention a pour objet une aiguille hypodermique tubulaire destinée aux injee- tions ou ponctions de liquides dans le corps d'tres humains ou d'animaux. L'emploi de l'aiguille objet de l'invention n'est pas limité à un genre déterminé d'injection ou de ponction.
Lors de l'emploi d'une aiguille hypodermique, l'aiguille pénètre dans la peau tout d'abord par incision puis par dilatation de l'ouverture primaire ainsi formée. La résis- tance à la pénétration la plus marquée est rencontrée pendant le processus de dilatation et provient de la nécessité de distendre] la peau.
La composante selon l'axe de l'aiguille résultant de la tension de la peau et qui doit tre vaincue par l'opérateur dépend des facteurs suivants :
1 la dimension de l'incision primaire par rapport au calibre de l'aiguille, qui détermine la tension de la peau pendant le processus de dilatation subséquent,
9O l'aeeroissement du périmètre de l'ai- guille sur sa partie biseautée s'étendant de la pointe tranchante proprement dite au corps de l'aiguille,
3 la pente correspondante du biseau.
On a, constaté que pour obtenir les meilleurs résultats, il fallait que la résistance rencontrée reste aussi constante que possible pendant le processus d'introduction et qu'il ne se produise tout au moins pas de variations brusques on trop importantes.
La pointe des aiguilles couramment utilisées actuellement est constituée par un biseau concave meulé sur le corps tubulaire cylindrique de l'aiguille et affiné par meulage pour former une extrémité aussi vive que possible. Ces aiguilles présentent trois inconvé- nients notables, soit :
a) la dimension de l'incision primaire est essentiellement variable, car elle décroît rapidement lorsque le tranchant de l'aiguille s'émousse à l'usage, en entraînant une augmentation progressive de la force nécessaire ;
b) le profil concave du biseau rend les tranchants inaccessibles et augmente la difficulté de leur affûtage ou repassage ;
ce point constitue un grave inconvénient pour un ins- trument qui doit tre avant tout coupant ;
c) le périmètre de la partie biseautée de l'aiguille croît en mme temps que la pente du biseau et ainsi provoque un accroissement rapide de la résistance offerte par la dilatation des tissus pour atteindre un maximum à la jonction du biseau et du corps de l'aiguille, puis tomber brusquement à zéro. Il en résulte la sensation de crevaison bien connue et fortement ressentie qui se produit avec ces aiguilles.
L'orientation exacte de l'aiguille lors de piqûres devant tre localisées de façon très pré- eise en est rendue également plus difficile.
Ces inconvénients sont d'autant plus marqués que la pointe est plus courte ; ils se trouvent de plus agravés par l'usure et l'émoussage de la pointe résultant de l'emploi répété de l'aiguille.
La présente invention vise à fournir une aiguille hypodermique qui ne présente pas les inconvénients cités ci-dessus et pour laquelle on obtienne une résistance pratiquement constante et beaucoup plus. réduite et qui, de ce fait, pénètre facilement et régulièrement en infligeant le minimum de douleur et de traumatisme.
L'aiguille selon l'invention comprend un corps tubulaire se terminant par une pointe présentant une extrémité tranchante ; elle est caractérisée en ce que le corps tubulaire pré- sente. deux facettes longitudinales contiguës sur une partie au moins de leur longueur, et en ce que l'extrémité tranchante est reliée au corps par un biseau convexe ménagé dans le corps et diamétralement opposé à la ligne d'intersection des deux facettes longitudinales susdites.
Du fait de la forme convexe du biseau. la résistance due à l'extension des tissus lors de la pénétration est vaincue non par un coin de pente croissante, mais au contraire par un coin dont la pente diminue au fur et à mesure de la pénétration et dont l'action mécanique est ainsi plus efficace. Il en résulte en effet que la foree axiale nécessaire ne croît pas ou peu pendant l'introduction, mais reste bien pratiquement constante, à une valeur peu élevée, comme recherché.
Le biseau convexe de l'aiguille selon l'in- vention. s'étend de préférence de la fine pointe de l'aiguille jusqu'au corps de celle-ci sur lequel il se raccorde sensiblement tangentiellement. Le profil du biseau n'est pas forcément un arc de cercle, quoique pratiquement cela soit souvent le cas.
En coupe transversale par rapport à l'axe de l'aiguille, le biseau est généralement rectiligne. Cette condition n'est pas indispensable et une légère concavité transversale du biseau peut tre avantageuse dans certains cas.
Le biseau convexe de l'aiguille selon l'invention est ménagé sur le corps de l'aiguille de manière à se trouver diamétralement opposé à la ligne d'intersection des deux facettes de la pointe. Le corps tubulaire présente ainsi automatiquement une extrémité pourvue des tranchants requis. Les deux facettes sont de préférence ménagées de manière à former un angle de 1. 20" l'une par rapport à l'autre. Cet angle peut cependant parfaitement bien tre resserré jusqu'à 90 ou ouvert, jusqu'à 130".
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'aiguille hypoder- mique selon l'invention.
La fig. 1 est une iwe de profil de son extrémité.
La fig. 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan. par rapport à la fig. 1 de son extrémité.
Les fig. 4 et 5 sont des vues de profil, à plus petite échelle, la première de l'extrémité d'une aiguille hypodermique de forme eonven tionnelle, la seeonde de l'aiguille représentée aux fig. 1 à 3.
Les fig. 6 et 7 sont des diagrammes expli- eatifs.
L'aiguille hypodermique représentée aux fig. 1 à 3 comprend un corps tubulaire 1 percé d'un conduit de section circulaire 2 et qui présente sur une longueur notable à partir de son extrémité deux facettes planes con tiguës 3 et 4 (voir fig. ? ?. I. a partie termi- nale du corps tubulaire 1 présente un biseau convexe 5 diamétralement opposé à l'arte constituée entre les facettes 3 et 4 et qui forme par son intersection avec ces facettes les tranchants 6 et 7 eonstitnant la pointe coupante proprement dite de l'aiguille.
La jonction de ce biseau convexe et du fut eylindrique de l'aiguille est de préférence adoucie le plus possible, comme représenté en 8 à la fiv. 3.
La longueur du biseau convexe dépend de son rayon de courbure. Ce rayon ainsi que l'épaisseur des parois du corps tubulaire dé- termine la longueur effective de la pointe ou distance de l'extrémité de l'aiguille à l'extré- mité arrière de l'orifice du conduit. Cette longueur effective pour un mme rayon de courbure (et une mme longueur de biseau) est beaucoup plus courte pour l'aiguille dé crite que pour les aiguilles de forme eonven- tionnelle. L'angle formé par les deux faeettes planes détermine la grandeur de l'incision primaire qui reste constante.
Cet angle et le rayon de courbure du biseau convexe déterminent conjointement la longueur de la pointe coupante constituée par les tranchants et ainsi l'acuité de la pointe dont dépend l'effi- eaeité d'incision. Ces différents facteurs peuvent tre choisis selon des relations mathéma- tiques bien définies, de manière à obtenir le résultat optimum pour l'emploi auquel est destinée l'aiguille.
L'aiguille décrite est de préférence exécu- tée comme représenté, à partir d'un tube de section circulaire. Dans certains cas, il peut cependant tre avantageux de 1'exécuter au moyen d'un tube de section légèrement ovale on de section triangulaire ou sensiblement carruée, la forme de la section influençant quelque peu les rapports indiqués précédemment.
Les facettes planes peuvent tre formées par moulage, a la presse ou de toute autre ma- nière. Le tube peut également tre directe- ment étiré à la section requise, présentant une forme sensiblement circulaire sur une partie de sa périphérie et les deux facettes '-ontiguës sur le reste. Le conduit peut tre. soit de section circulaire, soit de forme cor respondant à. la section extérieure du tube.
Dans la forme d'exécution représentée, les deux facettes sont contiguës sur toute leur longueur et ne s'étendent que sur une partie de l'ainille. Pans cles variantes, elles pemvent également s'étendre sur toute la longueur de l'aiguille, éventuellement sans tre contiguës sur toute leur longueur. En général, il est préférable qu'elles soient eontiguës à lextré- mité de l'aiguille de manière à donner l'acuité requise à l'aiguille. Ces facettes ne doivent pas nécessairement planes ; elles peuvent au contraire, notamment pour faciliter la fabrication, présenter une légère courbure soit transversale, soit longitudinale, ou les deux à la fois.
On a ainsi constaté que le pouvoir d'incision était un peu meilleur si l'on donnait une légère concavité transversale à ces facettes 3 et 4.
Il a été mentionné précédemment que la forme conventionnelle des aiguilles utilisées actuellement provoquait une rapide augmen tation de la résistance à la pénétration suivie d'une brusque chute de celle-ci lorsque le corpsde l'aiguille commençait à pénétrer dans la peau.
Ce phénomène est illustré par la courbe c de la fig 6 qui représente la com- posante de la résistance à la pénétration selon l'axe de l'aiguille due à la tension provoquée dans la peau, en fonction de la profondeur de pénétration, pour une aiguille de forme conventionnelle telle que représentée à la fig. 4, les courbes b et a étant des courbes analogues montrant comment évolue cette ré sistance au fur et à mesure que l'aiguille s'émousse.
La fig. 7 représente le mme diagramme pour l'aiguille représentée à la fig. 5 qui est similaire à celle décrite et représentée aux fig. 1 à 3, cette aiguille présentant un angle inscrit de 110 entre les deux facettes planes contiguës et un angle de 35 pour les tranchants formant la pointe coupante pro prement dite. Les aiguilles représentées aux fig. 4 et 5 présentent la mme longueur effective de pointe, égale à deux fois le diamètre du tube.
L'introduction de l'aiguille comprend une première phase au cours de laquelle l'incision primaire est découpée (coupure au moyen des tranchants 6 et 7 pour l'aiguille décrite), pendant laquelle la composante A reste très faible, pratiquement nulle. Pendant la seconde phase qui débute au niveau de l'extrémité arrière des tranchants, cette incision primaire est dilatée et la résistance à la pénétration peut tre calculée, en première approximation tout au moins, à l'aide de la formule :
EMI3.1
dans laquelle 1 1 = composante variable de la résistance à
la pénétration selon l'axe de l'aiguille,
P = périmètre variable de l'aiguille,
i = périmètre de l'incision primaire,
a = angle variable formé entre la tangente
au biseau et l'axe de l'aiguille (voir
fig. 1).
On voit que pour l'aiguille décrite, a, et de ce fait A, tendent vers zéro, ce qui n'est pas le cas pour les aiguilles de forme conven- tionnelle telles que celle représentée à la fig. 4.
La pointe de l'aiguille représentée est mé- caniquement plus solide que celle d'une aiguille de forme conventionnelle de mme calibre et risque ainsi moins de se plier ou de se briser. Du fait de la forme convexe de son biseau, la pénétration a lieu selon un processus continu et régulier (voir fig. 7) eomparativement à l'effet de crevaison et de déchirure qui se produit avec les aiguilles de forme conventionnelle lorsque le corps de l'aiguille pénètre dans la peau et que la résistance tombe brusquement à zéro, comme indiqué en 2 à la fig. 6.
Si l'on compare les fig. 6 et 7, on voit qu'avec l'aiguille décrite la force nécessitée pour la pénétration est considérablement réduite ; cette aiguille présente en outre égale- ment un avantage par rapport aux aiguilles de forme conventionnelle du fait que la pointe coupante est plus courte et que l'incision proprement dite s'effectue ainsi plus rapidement et avec une moindre sensation douloureuse.
Avec l'aiguille décrite, la dimension de l'ineision primaire est une valeur déterminée par avance par l'angle compris entre les deux facettes planes et qui reste pratiquement constante pendant toute la durée de vie de l'ai- guille. Elle ne diminue pas de façon impré- visible au fur et à mesure de l'emploi, comme cela se produit avee les aiguilles de forme conventionnelle pour lesquelles la résistance à la pénétration augmente avec l'emploi et l'usure qui en découlent (courbe c. b et a de la fig. 6).
Les tranchants de l'aiguille décrite peuvent tre facilement avivés sur une pierre à huile à grains fins, plate, ordinaire, ce qui n'est pas le cas pour les aiguilles de forme conventionnelles qui nécessitent l'emploi de pierres à huile profilées.
Comme déjà mentionné, la longueur effeetive de la pointe, pour des rayons de eour- bure et longueur de biseau identiques, est plus courte pour l'aiguille décrite que pour celles de forme conventionnelle. C'est un avantage dans certains cas, notamment lors d'injetions intraveineuses. De mme, pour des longueurs d'orifice égales, un rayon de courbure beaucoup plus grand est nécessaire pour le biseau convexe de l'aiguille décrite que pour le biseau concave des aiguilles connues et les pentes moyenne et maximum du biseau sont ainsi notablement réduites, ce qui améliore simultanément la résistance mécanique et la pénétration de l'aiguille pour une longueur de pointe effective donnée.
De plus, pour l'ai- guille décrite, la pente maximum du biseau se trouve à l'extrémité de l'aiguille, là où la résistance atteint son maximum dans les aiguilles de forme conventionnelle. De cette manière, la pente maximum se rencontre pendant le processus d'incision, avant que le processus de dilatation qui lui fait suite ait commencé.
La pente maximum rencontrée pendant le processus de dilatation proprement dit en est réduite d'autant par rapport à celle que présentent les aiguilles de forme conventionnelle, et ceci explique également les meilleurs résul- tats que l'on constate avec l'aiguille décrite.
Hypodermic needle.
This invention relates to a tubular hypodermic needle for injecting or puncturing fluids into the body of humans or animals. The use of the needle which is the subject of the invention is not limited to a specific type of injection or puncture.
When using a hypodermic needle, the needle penetrates the skin first by incision and then by dilation of the primary opening thus formed. The greatest resistance to penetration is encountered during the dilation process and arises from the need to distend the skin.
The component along the axis of the needle resulting from the tension of the skin and which must be overcome by the operator depends on the following factors:
1 the size of the primary incision in relation to the needle gauge, which determines the tension of the skin during the subsequent dilation process,
9O the aeroement of the perimeter of the needle on its bevelled part extending from the cutting point proper to the body of the needle,
3 the corresponding slope of the bevel.
It has been observed that in order to obtain the best results, it is necessary that the resistance encountered remains as constant as possible during the process of introduction and that at least no sudden or too large variations occur.
The tip of the needles currently in use today consists of a concave bevel ground on the cylindrical tubular body of the needle and refined by grinding to form an end as sharp as possible. These needles have three notable drawbacks, namely:
a) the size of the primary incision is essentially variable, as it decreases rapidly when the cutting edge of the needle becomes blunt with use, resulting in a gradual increase in the force required;
b) the concave profile of the bevel makes the cutting edges inaccessible and increases the difficulty of sharpening or ironing them;
this point constitutes a serious drawback for an instrument which must above all be cutting;
c) the perimeter of the beveled part of the needle increases at the same time as the slope of the bevel and thus causes a rapid increase in the resistance offered by the expansion of the tissues to reach a maximum at the junction of the bevel and the body of the needle, then suddenly drop to zero. This results in the well known and strongly felt puncture sensation that occurs with these needles.
The exact orientation of the needle during punctures which have to be localized very precisely is also made more difficult.
These drawbacks are all the more marked as the point is shorter; they are further aggravated by wear and bluntness of the point resulting from repeated use of the needle.
The present invention aims to provide a hypodermic needle which does not have the drawbacks mentioned above and for which a practically constant resistance and much more is obtained. reduced and therefore penetrates easily and consistently with minimal pain and trauma.
The needle according to the invention comprises a tubular body terminating in a point having a sharp end; it is characterized in that the tubular body is present. two contiguous longitudinal facets over at least part of their length, and in that the cutting end is connected to the body by a convex bevel formed in the body and diametrically opposed to the line of intersection of the two aforesaid longitudinal facets.
Due to the convex shape of the bevel. the resistance due to the extension of the tissues during the penetration is overcome not by a wedge of increasing slope, but on the contrary by a wedge whose slope decreases as the penetration progresses and whose mechanical action is thus more effective. As a result, in fact, the necessary axial drilling does not increase or slightly during the introduction, but remains very practically constant, at a low value, as desired.
The convex bevel of the needle according to the invention. preferably extends from the fine point of the needle to the body of the latter to which it is connected substantially tangentially. The profile of the bevel is not necessarily an arc of a circle, although practically this is often the case.
In cross section with respect to the axis of the needle, the bevel is generally rectilinear. This condition is not essential and a slight transverse concavity of the bevel can be advantageous in certain cases.
The convex bevel of the needle according to the invention is provided on the body of the needle so as to be diametrically opposed to the line of intersection of the two facets of the point. The tubular body thus automatically has an end provided with the required cutting edges. The two facets are preferably arranged so as to form an angle of 1. 20 "with respect to each other. This angle may however perfectly well be tightened up to 90 or open, up to 130".
The drawing shows, by way of example, an embodiment of the hypodermic needle according to the invention.
Fig. 1 is an iwe in profile from its end.
Fig. 2 is a section taken along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a plan view. compared to fig. 1 from its end.
Figs. 4 and 5 are side views, on a smaller scale, the first of the end of a hypodermic needle of conventional shape, the second wave of the needle shown in FIGS. 1 to 3.
Figs. 6 and 7 are explanatory diagrams.
The hypodermic needle shown in Figs. 1 to 3 comprises a tubular body 1 pierced with a duct of circular section 2 and which has over a significant length from its end two contiguous plane facets 3 and 4 (see fig.??. I. a terminated part nal of the tubular body 1 has a convex bevel 5 diametrically opposed to the edge formed between the facets 3 and 4 and which forms by its intersection with these facets the cutting edges 6 and 7 eonstituting the actual cutting tip of the needle.
The junction of this convex bevel and the cylindrical barrel of the needle is preferably softened as much as possible, as shown at 8 in IV. 3.
The length of the convex bevel depends on its radius of curvature. This radius together with the wall thickness of the tubular body determines the effective length of the tip or distance from the end of the needle to the rear end of the orifice of the conduit. This effective length for the same radius of curvature (and the same bevel length) is much shorter for the needle described than for the needles of conventional shape. The angle formed by the two flat flaps determines the size of the primary incision which remains constant.
This angle and the radius of curvature of the convex bevel jointly determine the length of the cutting point formed by the cutting edges and thus the sharpness of the point on which the efficiency of the incision depends. These different factors can be chosen according to well-defined mathematical relationships, so as to obtain the optimum result for the use for which the needle is intended.
The needle described is preferably made as shown, from a tube of circular section. In certain cases, it may however be advantageous to carry it out by means of a tube of slightly oval cross section or of triangular or substantially square cross section, the shape of the cross section somewhat influencing the ratios indicated above.
The plane facets can be formed by molding, in the press or in any other way. The tube can also be directly stretched to the required section, having a substantially circular shape over part of its periphery and the two contiguous facets over the rest. The conduit can be. either of circular section, or of shape corresponding to. the outer section of the tube.
In the embodiment shown, the two facets are contiguous over their entire length and extend only over part of the groin. Without these variants, they can also extend over the entire length of the needle, possibly without being contiguous over their entire length. In general, it is preferable that they are contiguous with the end of the needle so as to give the required sharpness to the needle. These facets do not necessarily have to be flat; on the contrary, they may, in particular to facilitate manufacture, have a slight curvature, either transverse or longitudinal, or both at the same time.
It was thus noted that the cutting power was a little better if a slight transverse concavity was given to these facets 3 and 4.
It was previously mentioned that the conventional shape of the needles in use today causes a rapid increase in the resistance to penetration followed by a sudden drop in the resistance as the needle body begins to penetrate the skin.
This phenomenon is illustrated by curve c in fig 6 which represents the component of resistance to penetration along the axis of the needle due to the tension caused in the skin, as a function of the depth of penetration, for a needle of conventional shape as shown in FIG. 4, curves b and a being similar curves showing how this resistance changes as the needle becomes blunt.
Fig. 7 shows the same diagram for the needle shown in FIG. 5 which is similar to that described and shown in FIGS. 1 to 3, this needle exhibiting an inscribed angle of 110 between the two contiguous flat facets and an angle of 35 for the cutting edges forming the cutting tip proper. The needles shown in fig. 4 and 5 have the same effective tip length, equal to twice the diameter of the tube.
The introduction of the needle comprises a first phase during which the primary incision is cut (cut by means of cutting edges 6 and 7 for the needle described), during which the component A remains very weak, practically zero. During the second phase, which begins at the rear end of the cutting edges, this primary incision is dilated and the resistance to penetration can be calculated, at least as a first approximation, using the formula:
EMI3.1
where 1 1 = variable component of the resistance to
penetration along the axis of the needle,
P = variable perimeter of the needle,
i = perimeter of the primary incision,
a = variable angle formed between the tangent
bevel and the axis of the needle (see
fig. 1).
It can be seen that for the needle described, a, and therefore A, tend towards zero, which is not the case for needles of conventional shape such as that shown in FIG. 4.
The tip of the needle shown is mechanically stronger than that of a conventional shaped needle of the same caliber and is thus less likely to bend or break. Due to the convex shape of its bevel, the penetration takes place in a continuous and regular process (see fig. 7) compared to the puncturing and tearing effect which occurs with conventionally shaped needles when the body of the needle. the needle penetrates the skin and the resistance suddenly drops to zero, as shown in 2 in fig. 6.
If we compare figs. 6 and 7, it can be seen that with the needle described the force required for penetration is considerably reduced; this needle also has an advantage over needles of conventional shape in that the cutting tip is shorter and that the actual incision is thus made more quickly and with less painful sensation.
With the needle described, the size of the primary inision is a value determined in advance by the angle between the two plane facets and which remains practically constant throughout the life of the needle. It does not decrease in an unpredictable way with use, as happens with conventionally shaped needles for which the resistance to penetration increases with the use and the wear which ensues therefrom (curve c. b and a of fig. 6).
The cutting edges of the needle described can be easily sharpened on a fine-grained, flat, ordinary oil stone, which is not the case for needles of conventional shape which require the use of profiled oil stones.
As already mentioned, the effective length of the point, for identical radii of curvature and length of bevel, is shorter for the needle described than for those of conventional shape. This is an advantage in some cases, especially during intravenous injections. Likewise, for equal orifice lengths, a much larger radius of curvature is necessary for the convex bevel of the needle described than for the concave bevel of known needles and the average and maximum slopes of the bevel are thus notably reduced, which simultaneously improves the mechanical strength and the penetration of the needle for a given effective point length.
In addition, for the needle described, the maximum slope of the bevel is at the end of the needle, where resistance is greatest in conventionally shaped needles. In this way, the maximum slope is encountered during the incision process, before the dilation process which follows it has started.
The maximum slope encountered during the actual expansion process is correspondingly reduced compared to that exhibited by conventionally shaped needles, and this also explains the better results seen with the needle described.