CN107257696B - 药物向动物体内的自动注射 - Google Patents

Abstract

一种手持式注射安全施用器（100）包括施用器壳体，所述施用器壳体具有手柄（104）和装纳在施用器内的可回缩针（106）。施用器还包括第一传感器（112），其检测手柄上使用者的抓握的存在；以及第二传感器（118），其检测动物的存在。施用器还包括处理电路，所述处理电路被构造成接收来自第一传感器的第一信号，所述第一信号指示使用者抓握手柄；以及接收来自第二传感器的第二信号，所述第二信号指示检测到动物。一旦接收到第一信号和第二信号，施用器就使针从施用器伸出进入动物体内，并且一旦使针完全伸入动物体内，施用器就将一剂量的药物递送到动物体内。

Description

药物向动物体内的自动注射

技术领域

本公开涉及施用器，且具体地但非排他性地涉及例如用以将药物注入动物（诸如，猪）体内的施用器。

背景技术

通常使用包含针的注射器或施用器来实施药物的注射。本文中使用术语药物以包括任何药剂、药品、药、治疗制剂、维他命、营养补剂、疫苗、抗体等等。由于需要注射的动物的数量大，故这些类型的施用器被频繁用于动物，尤其是牲畜。由于使用针来给送药物，所以存在使用者可能意外用针刺伤其自身的可能性，或甚至将药物注入其自身体内。

为牲畜注射药物能够要求使用者以单个设定注射数百只动物。每次注射都要求使用者施加力以将针插入每只动物体内并递送药物。通过注射数百只动物，使用者可能遭受重复性运动损伤。

发明内容

在所选实施例中，一种手持式注射安全施用器包括施用器壳体，所述施用器壳体具有手柄和装纳在施用器内的可回缩针。施用器还包括：第一传感器，其检测手柄上使用者的抓握的存在；以及第二传感器，其检测动物的存在。施用器还包括处理电路，所述处理电路构造成：接收来自第一传感器的第一信号，所述第一信号指示使用者抓握手柄；以及接收来自第二传感器的第二信号，所述第二信号指示检测到动物。一旦接收到第一信号和第二信号，施用器就使针伸出施用器进入动物体内，并且一旦使针完全伸入动物体内，施用器就将一剂量的药物递送到动物体内。

以这种方式，仅当施用器检测到使用者正握持手柄并检测到动物的存在时，可回缩针才伸出。由于针仅在两个传感器均已被触发之后才伸出，所以意外的针刺戳被最小化，从而帮助使施用器对使用者而言更加安全。

将针插入动物体内并递送剂量所需的力能够由施用器内的线性致动器提供。由于针的插入和药物的递送是全自动的，所以该过程就使用者而言几乎不需要力，且对于使用者而言减少了注射许多动物的重复性力和运动。这可改善与重复性运动损伤等等相关的问题。

附图说明

当结合附图考虑时，将容易获得对本发明及其许多伴随优势的更加完整的认识，因为通过参考以下详细描述，上述内容变得被更好地理解，附图中：

图1A图示施用器的示例性实施例的等轴测视图；

图1B图示如图1A中所示的施用器的示例性实施例的等轴测视图；

图1C图示图1A的施用器的示例性实施例的等轴测横截面视图；

图2图示根据示例性实施例的在施用器的壳体内的二阶段式插入和递送机构的等轴测视图；

图3图示根据图2的示例性实施例的二阶段式插入和递送机构的横截面视图；

图4图示根据图2的示例性实施例的二阶段式插入和递送机构在第一阶段期间的横截面视图；

图5图示根据图2的示例性实施例的二阶段式插入和递送机构在第二阶段期间的横截面视图；

图6图示根据示例性实施例的二阶段式插入和递送机构的等轴测视图；

图7图示根据一个实施例在触发环与递送部分接合的情况下的递送部分的侧视图；

图8图示根据图7的实施例在触发环与递送部分解除接合的情况下的递送部分的侧视图；

图9图示根据图7的实施例在触发环与递送部分接合的情况下的递送部分的等轴测视图；

图10图示根据图7的实施例在触发环与递送部分解除接合的情况下的递送部分的等轴测视图；

图11A至图11B图示使用施用器向动物注射一剂量的药物的流程图；

图12图示根据一个示例的施用器的硬件装置构型；

图13图示施用器的示例性实施例的等轴测视图；

图14图示如图12中所示的施用器的示例性实施例的等轴测视图；

图15图示如图12中所示的应用的示例性实施例的等轴测横截面视图；

图16图示根据图15中所图示的示例性实施例的二阶段式插入和递送机构及闩锁的横截面视图；

图17图示根据图15中所图示的示例性实施例的二阶段式插入和递送机构及闩锁的横截面视图；

图18A图示根据示例性实施例的额外的安全系统的手持部件；

图18B图示根据示例性实施例的额外的安全系统的第二部件；

图19图示使用施用器的流程图，所述施用器利用额外的安全系统；以及

图20图示施用器的示例性实施例的等轴测视图。

具体实施方式

当结合附图考虑时，将容易获得对目前进步及其许多伴随优势的更加完整的认识，因为通过参考以下详细描述，上述内容变得被更好地理解。然而，附图及其示例性描绘不以任何方式限制说明书所包含的进步的范围。说明书和附图所包含的进步的范围由所附权利要求的词语限定。

现在通过参考附图来描述所选实施例，其中，贯穿若干视图，同样的附图标记标示等同或对应的部分。应注意的是，如说明书和所附权利要求中所使用的那样，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一（a/an）”和“该（the）”能够包括复数指称。

参考图1A至图1B，图示根据本公开的示例性实施例的施用器100。施用器100能够将药物注入动物（例如，牲畜）体内。能够注射各种类型的药物，例如药剂、药品、药、治疗制剂、维他命、营养补剂、疫苗、抗体等等。施用器100能够被用以向各种动物注射，诸如牛、猪、马、家禽、山羊、绵羊、猫、狗等等。

根据示例性实施例，施用器100提供安全的、手持式、全自动的连发器式药物设备，其用于将预定体积的流体（诸如，疫苗）分配到动物（诸如，猪）体内并在分配每个体积的液体之后重新装载施用器100。

施用器100通常是手持式装置。施用器包括施用器壳体102、手柄104和可回缩针106。在壳体102内，插入和递送机构被构造成使针106从施用器100中伸出并将针106插入动物体内且递送预定量的药物。

在动物被注射之后，针106回缩返回壳体102内，且装载新的剂量。针106被装纳在施用器100的鼻部108内。通过除了在注射过程期间之外始终保持针回缩，能够使意外的针刺戳最小化。在若干次注射之后，能够替换可回缩针106以维持可回缩针106的完整性。

施用器100可包括护手110，所述护手110放置在手柄104的前方，以用作手柄104与被注射动物之间的防护件。

在示例性实施例中，手柄104不包括用于注射的机械触发器，且不包括用于主动激活注射的任何手动机构。如接下来所描述的那样，将针106插入动物体内和递送药物都是自动完成的。这能够通过使用施用器100上的传感器实现。当传感器检测到具体情形时，施用器100将针106插入动物体内并递送剂量，并且其中来自使用者的动作最小。

例如，施用器100能够具有两个不同的传感器。检测使用者的存在的第一传感器和检测动物的存在的第二传感器。

例如，第一传感器能够是感测抓握手柄104的使用者的手柄存在传感器112。因此，当使用者用他们的手抓住施用器100的手柄104时，手柄存在传感器112被激活。手柄存在传感器112能够是使用放置在手柄内侧的薄铜片的电容性传感器（如图1C中所图示），或本领域技术人员已知的用于检测使用者的存在的任何类型的传感器。手柄存在传感器112向处理电路发送信号以开启施用器100并准备注射。当施用器被开启时，屏幕114和灯116开启并点亮以向使用者指示施用器100准备好使用。

屏幕114可向使用者显示关于施用器100的有用信息。例如，屏幕114可显示施用器的状态、所执行的注射的次数、能够用剩余药物瓶执行的注射的大致次数等。屏幕114也能够显示错误代码或警告以就任何问题或潜在问题（诸如，电池电量低、传感器读数丧失、计划的维修等）通知使用者。

灯116能够是LED，且当施用器被开启时，灯116能够向使用者做出指示。当施用器100准备好接种疫苗时、当接种正在进行时、当出现错误时等，LED 116也能够进行指示。不同的色彩、闪烁的光和不同的光序列能够就不同的情境通知使用者。替代性地或另外地，施用器100能够包括其他感觉指示器，诸如声响或声音指示器。

第二传感器能够是动物接触传感器118，诸如德州仪器公司（Texas Instruments）的LDC 1051。图1C中图示机械动物接触传感器118的示例。该动物接触传感器能够包括平行于可回缩针106的实心构件。当实心构件接触动物皮肤时，该实心构件从伸出位置回缩到回缩位置。当实心构件处于回缩位置时，向处理电路发送施用器100的鼻部108抵靠动物的皮肤的信号。例如，当使用者将施用器100的鼻部108放置成接触动物的皮肤时，实心构件压下，这指示使用者正在动物上施加施用器100的鼻部108。各种传感器都在本说明书的范围内，包括非接触式传感器、磁性传感器、电气传感器、机械传感器、光学传感器等等。

当两个传感器均向处理电路发送适当的信号时，受处理电路控制的施用器100能够控制针106的伸展。在使针106完全伸出之后，处理电路能够控制自动地且在没有来自使用者的任何进一步动作的情况下向动物给送一剂量的药物。在示例性实施例中，在处理电路没有从两个传感器接收到信号的情况下，针106不能够伸出。施用器内的线性致动器能够施加将针106插入动物体内并递送剂量所需的力。

能够调节针106从施用器100的伸展和进入动物体内的插入，以确保实现针106的恰当深度从而恰当地给送剂量。由于针106被插入到恰当的距离，所以能够给送确切的剂量。在注射大量动物的设定中，有时恰当的量的药物并未被注射到动物体内，从而就其预期目的而言使动物用药不足。为补偿使动物用药不足，一些使用者给送大剂量的药物以确保每个动物接收足够的药物。然而，这种实践通过使大多数动物用药过度而浪费药物。通过确保给送确切的剂量，动物不需要接收更大的剂量以确保所有动物都接收到恰当的量。以此方式节约了药物。

施用器100也能够包括药物槽120。药物槽120能够位于施用器100的其中一侧上。药物瓶122能够被插入药物槽120内。一旦药物瓶122被插在药物槽120中，药物瓶122就用作用于存储药物的药物储器。在每次注射之后，预定量的药物从药物瓶122被泵送至施用器100内以便下次剂量给送。药物瓶122的大小和其所保持的药物的体积能够改变。

在另一个实施例中，可脱离施用器100装纳药物。例如，使用者能够携带具有管线的药物袋，所述管线将连接到施用器100以向施用器100提供药物。

在示例性实施例中，施用器也能够包括引导机构124。例如，激光器或LED能够被用来帮助引导使用者。引导机构124能够位于针出口附近。处理电路能够控制激光器124的操作，当处理电路已确定使用者正抓握手柄104、施用器100中存在药物和电池电量足够时，所述激光器能够被开启。使用者能够将激光聚焦在动物身上的特定位置上以注射药物。这能够帮助确保使用者将针106插在动物身上的恰当位置中。

在另一个实施例中，施用器100能够在药物槽120的相对侧上具有第二槽126。第二槽126能够装纳用于在动物已被注射一剂量的药物之后标记该动物的标记墨水。第二槽126能够具有孔口128，能够致动墨水通过所述孔口以标记动物。在动物接收剂量之前不恰当地标记该动物能够导致使用者在该动物实际上并没有接收到剂量时相信该动物已接收到剂量。或者，如果动物未接收到足够的药物，那么该动物可能未被恰当地用药治疗。因此，处理电路能够控制墨水的递送，使得仅在已执行药物的成功递送之后墨水才标记动物。

施用器100还能够包括重设按钮130。重设按钮130能够被用于重设LED 116上的任何错误消息。重设按钮130也能够被用于设定或重设接种计数器。

重设按钮130也能够被用于发起就地清洁（CIP）过程，所述CIP过程被用于清洁施用器的内部部件，尤其是保持药物的腔。用水瓶取代药物瓶，并清洁内部腔。

施用器100还能够包括施用器壳体102中的窗口132。窗口132允许使用者看视施用器100的壳体102的内侧，并查看在施用器100内侧装纳药物的腔。窗口132可放置在壳体102的顶部上，但其能够被放置在施用器壳体102上的不同位置中。

施用器100还能够包括电池组134。电池组134提供电力以使施用器100内的处理电路运行并向线性致动器供电。电池组134可以是可商业获得的标准18V可再充电电池组，诸如利优比（Ryobi）18伏特锂离子可再充电电池。电池组134也能够具有用于检测电池的能量水平的电池传感器，并且如果电池电量低，则向处理电路发送信号。处理电路能够就电池电量低通知使用者。

图1C图示施用器100的等轴测横截面视图，且示出施用器100的内部部件。图1C和图2图示插入和递送机构200的示例性实施例。插入和递送机构200提供二阶段式注射过程。插入和递送机构200和二阶段式注射过程能够由处理电路控制。在第一阶段中，用针106插入动物。在第二阶段中，通过针106向动物递送药物。插入和递送机构200由线性致动器202驱动，所述线性致动器202施加使针106从施用器100伸出并将针106插入动物体内以及也通过针106的孔口312将一剂量的药物递送到动物体内所需的力。

图2还图示装纳插入和递送机构200的一部分的一对轴承（第一轴承204和第二轴承206）。在以下论述中，术语近侧指代施用器100的最靠近使用者的部分，或施用器100的背侧，且远侧指代施用器的鼻部108或更接近针106。

图3更详细地图示插入和递送机构200的示例性实施例。插入和递送机构200促进二阶段式针106的插入和药物递送过程。插入和递送机构200包括插入部分310和递送部分330。

在第一阶段中，插入部分310和递送部分330一起运动距离“x”，且针106从施用器100伸出并插入动物的皮肤。图4中图示这种伸展。由线性致动器202施加的力的量取决于将针106推入动物体内所需的力的量。在示例性实施例中，将针106插入动物体内所需的力的量是5N ± 1N。然而，将针106插入动物体内所需的力的量取决于许多因素，诸如针106的大小、动物的类型、动物的大小、插入的速度等。

在第二阶段中，在将针106插入动物体内之后，递送部分330独立于插入部分310并且在插入部分310内运动。递送部分330的独立运动允许通过针106向动物递送药物。图5中图示该第二阶段。由线性致动器202施加的力的量取决于通过针106的孔口312将药物递送到动物体内所需的力的量。在示例性实施例中，将特定疫苗递送到动物体内所需的力的量是65N ± 5N。然而，将药物递送到动物体内所需的力的量取决于许多因素，诸如药物的黏度、针的大小、针中孔口的大小、递送的速度、剂量的大小、活塞的大小、接受注射的动物的类型等。

插入部分310可包括针106、针支架314、注射筒挡块316、注射筒腔或室挡块318、注射筒腔或室320、入口322和出口324。插入和递送机构200的插入部分310被装纳在第一轴承204与第二轴承206之间。

能够通过针106插入动物体内和递送药物的过程来解释插入部分310的结构。腔320存储单个剂量的药物（诸如，待给送的疫苗）。剂量的大小是预定的，但典型的剂量可为2ml。剂量的大小可取决于所给予的药物、被给送的动物、动物的大小等而变化。

剂量从外部源通过入口322途经止回阀326（诸如，鸭嘴阀）进入腔320。这确保药物在穿过止回阀326之后不返回外部源。药物的外部源可以是插在施用器100的外侧上的药物槽120中的药物瓶122或通过管线连接到施用器100的药物袋。当预定量的力被施加到腔中的剂量时，该剂量通过第二止回阀328离开，并穿过出口324且最终穿过针106的孔口312并进入动物体内。

针106由针支架314支撑，所述针支架增加针106的稳定性。针支架314附接到腔挡块318。发现出口324（药物从腔318穿过所述出口到达针106）处于第二止回阀328之后的针支架314中。

发现腔挡块318和针支架314的大部分处于注射筒挡块316内。注射筒挡块316跨越从第一轴承204到第二轴承206的长度的大部分。在关闭状态下，或在其未致动状态下，注射筒挡块316的近端靠近第一轴承204的近端。注射筒挡块316的远端与第二轴承206的远端之间存在间隙“x”。注射筒挡块316可被致动并在第一轴承204与第二轴承206之间运动距离“x”。距离“x”能够是16mm ± 2mm。轴承204和206可以是自润滑的，从而可允许注射筒挡块316更容易地在两个轴承204与206之间运动。

在另一个示例性实施例中，插入部分310还能够包括用于加热药物以使药物更不猛烈的加热器。

递送部分330包括杆332和活塞334。活塞334附接到杆332的远端，而且活塞是可拆卸的。线性致动器202提供杆332和活塞334的轴向运动，所述轴向运动提供插入针106和递送药物所需的力。处理电路确定线性致动器202通过杆332的轴向运动施加的力的量或者杆332行进的距离。

腔挡块318内发现的腔320在腔挡块318的近端处开放。该开口允许活塞334配合在腔320内。腔320可呈具有圆形横截面的圆筒形。活塞334的直径略小于腔320的直径以允许活塞334在腔320内运动。

活塞334还可以包括多个密封件336，所述密封件336周向地围绕活塞334包裹以便当活塞334处于腔320内时从腔挡块318的开放端部密封腔320。

在另一个实施例中，能够存在检测腔320中药物的存在的内部药物传感器。药物传感器向处理电路发射信号以指示腔320中存在药物。如果腔320中不存在药物，那么向处理电路发送信号，这防止施用器100的致动。

在另一个实施例中，能够通过改变活塞334在腔320内侧的初始放置来改变腔320的体积。活塞334的初始放置能够由使用者定制并由处理电路控制，由此允许使用者调整向动物给送的疫苗的量。

在另一个实施例中，施用器能够具有将施用器100的注射部分310锁定在恰当位置的闩锁。因此，递送部分330能够独立于插入部分310运动。能够由处理电路使闩锁在锁定位置与解锁位置之间切换。施用器100还能够包括闩锁传感器以确定闩锁是处于锁定位置还是解锁位置。

能够在使用之前装填施用器100，以帮助从疫苗移除气泡和使剂量给药更加准确。当新的药物瓶被插入施用器100时，通过使用者激活闩锁来装填施用器100，所述闩锁将插入部分310锁定在恰当位置。在插入部分310被锁定的情况下，递送部分330能够独立地运动，且使用者能够独立于插入部分310运行一个递送过程。这将装填腔并从腔320移除气泡。

使用者还能够激活闩锁以执行CIP。使用者激活闩锁以防止注射部分310的运动。使用者能够激活CIP周期，且递送部分330独立于插入部分310用水运行。该周期保持运行直到腔320被清洁为止，这能够由不检测水的内部药物传感器来确认。

图6图示插入和递送机构200的等轴测视图，并且其具有插入部分310的横截面。

插入和递送机构200还包括能够可选择地致动的机构或触发环340。触发环340通过由紧固件342固定到注射筒挡块316的近侧部分而连接到插入部分310。触发环340也连接到递送部分330的杆332。然而，触发环340附接不是固定的，并且触发环340能够从杆332上的特定位置释放并允许杆332独立于触发环340运动。

触发环340可呈具有通孔的环的形状，杆332可配合通过所述通孔。通孔将具有与杆332类似的横截面，以使杆容易穿过通孔。触发环340处于第一轴承204内，且在第一轴承204的近端内。

图7图示触发环340的示例性实施例的详细侧视图。在触发环340内的是径向地间隔开的多个偏压机构702。触发环340中可存在例如两个至四个偏压机构。每个偏压机构702均具有接触杆332的球轴承704。每个偏压机构702均在杆332上施加恒定的预定量的力。

靠近杆332的远端，存在具有角度“α”的周向沟槽706。角度“α”能够为90° ± 30°。每个偏压机构702的球轴承704均处于周向沟槽706中。球轴承704保持处于沟槽706中直到由线性致动器202通过杆332施加预定量的力，且球轴承704从周向沟槽706中滑出并沿杆332滑动，如图8中所图示的那样。

以这种方式，当偏压机构702处于周向沟槽706中时，递送部分330和插入部分310一起运动。当力增大到预定阈值时，触发环340从杆332释放。用以从杆332释放触发环340的力的量应在用以将针106插入动物体内的力的量与用以递送药物的力的量之间。例如，12N± 4N，其在5N与65N之间。当触发环340从杆332释放时，递送部分330独立于插入部分310运动，因此允许向动物递送药物。

在药物已被递送到动物之后，杆回缩返回其原始位置，且偏压机构702返回周向沟槽706内，这允许递送部分330和插入部分310一起运动返回未致动位置。

图9和图10图示触发环340的等轴测视图。图9图示当偏压机构702处于周向沟槽706中时的情况，且图10图示当偏压机构702不处于周向沟槽706中时的情况。

图13至图17图示施用器100的另一个实施例。图13至图17中所图示的实施例与先前所论述的实施例具有多个类似之处，且类似的附图标记被用以指代类似的部件。

图13图示施用器100的等轴测视图。施用器100的针106被构造成从施用器100的鼻部108伸出。如先前所论述的那样，针106在药物的注射和递送期间从施用器伸出，而否则被装纳在施用器100的鼻部内。针106从鼻部108的平坦部分107伸出。平坦部分107还包括从平坦部分107伸出预定距离的多个抓持器（gripper）109。抓持器109径向地围绕平坦部分107布置且包围针106，然而，可以使用抓持器的位置的替代性变型。抓持器109刺入动物体内，且在注射和递送过程期间当针被插入动物体内时帮助固定施用器100，使得在接种过程期间施用器100不滑脱。

替代性地，鼻部108的平坦部分107可具有不同的形状。例如，图20图示平坦部分107可成角度，使得平坦部分107的顶部部分比平坦部分107的底部部分伸展得更远，而顶部部分与底部部分之间的角度恒定。抓持器109可径向地围绕平坦部分107布置且包围针106。替代性地，如图20中所图示的那样，抓持器109可布置在整个平坦部分107上。成角度的平坦部分107使得能够更加自然地将施用器100施加到动物的皮肤。

另外，图13中所图示的护手110具有位于护手110的前部部分上的开口119。开口119暴露处于护手110内的待暴露的连接件121。该连接件121被构造成连接到管线123和药物袋（未示出）。药物袋中的药物从袋被泵送通过管线123且通过入口322进入腔320中。药物袋能够包含多种物质，诸如药剂、药品、药、治疗制剂、维他命、营养补剂、疫苗、抗体等等。

图13还图示引导机构124的替代性实施例。图13中的引导机构124位于针106上方且位于显示器114附近。引导机构124可以是激光器或LED，其帮助使用者将施用器100引导到动物身上的适当位置。图13中所图示的引导机构的位置具有更加准确的引导光束的附加益处。例如，当使用者基于引导机构使施用器100朝向动物运动时，光行进的更长的距离帮助维持光在动物身上的位置。

图14图示施用器100的替代性等轴测视图。图14图示显示器114、LED 116和重设按钮130。

图15图示施用器100的等轴测横截面视图。鼻部108构造成打开和关闭，以便允许容易更换针106。例如，鼻部108具有铰链136以允许鼻部108打开和绕铰链136旋转。可通过许多不同方法来固定施用器100的鼻部108。例如，可由鼻部磁体（nose magnet）来固定鼻部108，并且一个磁体在鼻部108中且对应的磁体在施用器壳体102中与鼻部108中的磁体相对。需要预定量的力来分开所述磁体并打开鼻部108。当打开鼻部108时，能够旋出当前的针106并用新的针106替换。

图15还图示先前所公开的闩锁221。图16和图17中也图示闩锁221。闩锁221将施用器100的注射部分310锁定在恰当位置并固定触发环340。当触发环340被锁定在恰当位置时，递送部分330可独立于插入部分310运动。闩锁221用作额外的安全特征，因为除非施用器100处于接种过程中，否则闩锁221保持针106处于施用器100的鼻部108内侧。由连接杆223使闩锁221运动，且由电磁体222使所述连接杆运动。

图16和图17进一步图示使用中的闩锁221。图16图示处于默认位置中的闩锁221。作为附加的安全措施，闩锁221被维持在默认位置中以确保针106不从施用器100的鼻部108（图16和图17中未示出）伸出（除了在注射和递送过程期间之外），以便避免意外的针刺戳。闩锁221固定触发环340，这使得递送部分330的杆332能够线性地运动且不使针106运动。当闩锁221固定触发环340时，执行装填施用器100和清洁操作。

图17图示当闩锁221从触发环340释放时的情况。电磁体222牵拉连接杆223以使闩锁221下降，从而从触发环340释放闩锁221。该动作使得施用器能够执行注射和递送过程。在注射和递送过程完成之后，闩锁221返回默认位置，在该默认位置中，闩锁221固定触发环340。处理电路控制电磁体222，所述电磁体222控制闩锁221的位置。

施用器100内的处理电路控制由线性致动器202施加的力的量。由线性致动器202施加的力的量可由杆所行进的线性距离、时间等确定。

由于处理电路控制由线性致动器202施加的力的量，所以触发环340可充当用于施用器100的机械故障安全装置，并防止杆332独立地运动直到施加预定量的力为止。仅在杆332和活塞334独立于插入部分310运动的情况下才能够递送药物，且杆332和活塞334仅在从杆332释放触发环340的情况下才能够独立于插入部分310运动。

图11A至图11B图示处理电路如何与施用器100结合作用以将针106插入动物体内并递送一剂量的药物的流程图。

在S1101中，施用器100是关闭的。在S1102中，使用者触发早前论述的第一传感器112（例如，手柄存在传感器），以开启（S1103）施用器100。当第一传感器112检测到抓握施用器100的手柄104的使用者的存在时触发第一传感器112。当使用者触发第一传感器112时，从第一传感器112向处理电路发送信号以开启施用器100，S1103。当施用器100开启时，屏幕114和灯116开启以向使用者指示施用器100准备好使用。当屏幕114开启时，可在屏幕114上向使用者显示商标名称。

施用器能够向使用者请求关于即将开始的接种环节的各种信息。例如，出于记录的目的，能够输入位置（诸如农场名称、特定牲口棚或其他位置）、待使用的疫苗等。该信息能够被存储在施用器中以稍后被上传到网络、个人计算机、膝上型计算机、运动装置等等。

然而，如果在任何时刻，第一传感器信号丧失，那么处理电路将开始关停并关闭施用器100。例如，在施用器100开启之后，如果从第一传感器到处理电路的信号丧失（或换言之，第一传感器112不再检测到抓握手柄104的使用者的存在），那么处理电路关闭施用器100。根据一个实施例，施用器100在第一传感器信号丧失之后立即关闭。在关闭模式中，施用器100等待第一传感器112被触发以恢复开启施用器100。以这种方式，施用器能够在不使用时节约电池电量。

替代性地，根据一个实施例，当第一传感器信号丧失之后，施用器100不立即关闭。施用器100能够在关闭之前保持开启预定时间量。如果使用者在该预定时间量（例如，60秒）内未抓握手柄104，那么施用器100能够关闭。

在S1104中，处理电路确定内部腔320中是否存在任何疫苗。当腔320中存在足够的药物时，内部药物传感器向处理电路发送信号以进行指示。如果没有足够的药物，那么施用器100向使用者显示施用器100“缺乏疫苗”（S1105）。然而，如果存在足够的药物，那么处理电路继续。

在S1106中，电池传感器检测电池中是否存在足够的电量来注射动物。如果不存在足够的电池电量，那么施用器100能够向使用者给出更换电池警告（S1107）以更换电池。例如，如果电池具有少于16.5伏特的电荷，则给出更换电池警告1107。然而，如果电池就电量而言低，但具有足够的电量来完成注射周期，那么施用器能够向使用者给出低电池电量警告（S1108），且处理电路继续至下一步骤。例如，如果电池具有在16.5伏特与17伏特之间的电荷，那么向使用者给出低电池电量警告。

然而，如果存在足够的电池电量来注射动物且腔320中存在一剂量的药物，并且针106已装填好，那么施用器100能够开始注射过程。通过屏幕114、灯116和使用音频，能够向使用者发出施用器100准备好使用的信号。一旦施用器100准备好使用，就能够激活激光器124（S1109）以向使用者发出施用器100准备好注射的信号。使用者能够使用激光器124来定位施用器100和将施用器100的鼻部108放置在动物身上的适当位置以便注射。

施用器100还能够包括计数器。计数器能够记录施用器100已给予的注射的数量。计数器能够记录在施用器100的使用寿命内的注射的数量，以及当前药物瓶已给予的注射的数量等。能够在屏幕114上显示计数。在激活激光器（S1109）之后，在屏幕114上显示计数器（S1110）。

在S1111中，能够触发第二传感器118。第二传感器118能够是早前论述的动物接触传感器118。当使用者将施用器100的鼻部108放置成接触动物的皮肤时，能够触发动物接触传感器。然而，如果在第一传感器112之前触发第二传感器118，那么施用器100将什么都不做。需要按恰当的次序触发传感器。

一旦两个传感器均已被触发并向处理电路发送相应的信号，注射周期就开始。在注射周期期间，处理电路向线性致动器202发送信号以施加预定量的力从而使针106从施用器100伸出并将针106插入动物体内。在已插入针106之后，处理电路向线性致动器202发送信号以施加第二预定量的力从而通过针106将药物递送到动物体内。在针106的成功插入和药物的递送之后，使针106回缩至施用器100内（S1115）且将另一剂量装载于腔320中以便实现下一个注射周期。仅在成功的注射周期完成之后，处理电路才发送信号以便施用器100用墨水标记动物（S1116）。

在动物已在S1116中被标记之后，计数器将另一计数添加到计数器（S1117）。计数器能够在施用器100的维修中起作用。在预定数量的注射之后，施用器能够通知使用者需要维修。能够基于给予的注射的数量对施用器100执行不同类型的维修或维修基准。例如，维修基准能够包括：针的替换、线性致动器202的维修、计划的清洁、零件替换等。例如，在S1118中，如果总计数大于10,000，那么施用器100向使用者显示服务“SRV”消息（S1119）。然而，如果计数小于10,000，那么不向使用者显示消息。

注射周期能够重复许多次，只要使用者保持他在手柄104上的抓握、存在足够的药物、足够的电池电量并且使用者将施用器100放置成抵靠下一个动物的皮肤。在S1120中，电路确定第一传感器是否仍起作用。如果使用者仍握持施用器100并且激活第一传感器，那么使用者能够重新开始注射过程。在注射过程再次开始之前，处理电路确定是否存在任何疫苗（S1104）和电池中是否存在足够电量（S1106），如先前所论述的那样。处理电路等待第二传感器被触发（S1111）以再次开始注射周期（S1112）。

然而，如果在注射周期完成且计数器增加，且动物被标记之后第一传感器丧失，那么处理电路将停用激光器（S1123）。在激光器被停用（S1123）之后，处理电路能够发动延迟（S1124）。所述延迟是在使用者旨在继续使用施用器的情况下推迟关闭的过程。例如，如果使用者在注射之间放下施用器，那么在施用器关闭之前，施用器能够保持开启预定时间量。

然而，在S1113和S1114中，如果在注射过程期间在任何时刻下，任一信号丧失（意指传感器中的一个不再被触发），那么注射周期中止。例如，如果使用者将他的手从手柄104拿开，或使用者将施用器100的鼻部108从动物拿开，那么注射过程将终止。在S1113和S1114中，处理电路向线性致动器202发送信号，以将针106快速回缩到施用器100内（S1119）并向使用者发送错误消息（S1120）。针106被快速回缩以防止意外的针刺戳。在已按恰当的次序再次触发第一传感器和第二传感器之后，能够再次开始注射过程。

图11A还图示S1105。如果施用器100缺乏疫苗，那么使用者能够将新的疫苗瓶122插入施用器内（S1105（a））。在插入新的疫苗瓶之后，闩锁传感器确定闩锁是否处于恰当位置（S1105（c）），以便执行装填。如果闩锁传感器指示闩锁处于恰当位置（S1105（c）），那么使用者能够按压重设按钮130或命令按钮以发起装填步骤（S1105（d））。在已执行装填之后，施用器准备好注射过程。

在已执行接种环节之后，能够将在该环节期间收集的任何和全部信息（诸如，操作者姓名、位置、农场名称、所注射的动物的类型、传感器的状态、成功和不成功接种的数量、致动器温度、针更换的次数、疫苗的温度、疫苗批号等等）上传到网络、个人计算机、膝上型计算机、移动装置等等。能够通过蓝牙模块、Wifi或任何其他无线方法来执行该过程。替代性地，施用器100可具有线以便直接与另一装置通信。

施用器100还可以包括额外的安全系统以防止意外的针刺戳或意外的注射。施用器100的预期用途是用于人类向许多不同种类的动物进行药物治疗。如先前所论述的那样，意外的针刺戳和意外的注射是对于使用者而言真实的顾虑。存在向动物给送的某些药物对使用者而言是严重有危险的，例如去势疫苗。为了避免用危险的药物对使用者进行注射，可使用额外的安全系统。

图18A和图18B图示额外的安全系统，其包括两个单独的部件。图18A中图示第一部件，其是手持式部件1800。手持式部件1800包括按钮1810。使用者在一只手中握持施用器100，且在另一只手中握持手持式部件1800。使用者需要按压手持式部件上的按钮1810以便激活施用器100。换言之，除非使用者已激活手持式部件1800上的按钮1810，否则施用器将不发起接种过程。

图18B图示第二部件1820。第二部件1820附接到使用者的手腕且连接到手持式部件1810。当使用者激活手持式部件上的按钮时，第二部件通过发射器向施用器100发射信号以指示使用者准备好开始注射周期。可通过导线或通过其他无线方法（诸如射频）来发送信号。使用者需要在每个注射周期之间激活按钮。施用器100具有接收器以从第二部件1820接收信号，且额外的安全特征由施用器100内的处理电路操作。

替代性地，可将额外的安全系统并入单个装置中。例如，手持式部件1800可包括按钮1810和用以向施用器100发射信号的发射器。

图19图示处理电路如何与施用器100和额外的安全系统结合作用的流程图。如先前所论述的那样，施用器关闭直到在S1102中使用者触发第一传感器112为止。在使用者激活第一传感器112之后，从第一传感器112向处理电路发送信号以开启施用器100（S1103）。当施用器100开启时，屏幕114和灯116开启以向使用者指示施用器100准备好使用。当屏幕114开启时，可在显示器114上向使用者显示商标名称。

在S1901中，使用者选择待在该接种环节期间使用的药物或疫苗。显示器114可显示所选的疫苗，并请求来自使用者的选择了恰当的药物或疫苗的确认。如果所选疫苗被认为对使用者有危险（诸如去势疫苗），那么在S1903中激活额外的安全系统。然而，如果所选疫苗未被确定为有危险，那么接种过程能够如在S1109处在图11A中所概述的那样继续。能够由制造商、使用者等控制被认为有危险的疫苗的清单。例如，额外的安全系统能够用于所有疫苗以确保安全性，或简单地用于已由使用者或制造商确定为有危险的疫苗。

在S1903中，激活额外的安全系统，并且除非使用者在每个接种周期之间激活手持式部件1800上的按钮1810，否则不能给送疫苗。当使用者激活手持式部件1800上的按钮1810时，第二部件向施用器100发射信号以使得接种周期能够继续进行。

接下来，参考图12描述根据示例性实施例的施用器100的硬件描述。在图12中，施用器100包括能够执行上文所描述的过程的CPU 1200。例如，CPU 1200能够针对施用器100通过插入和递送从传感器接收信号和控制线性致动器202的激活。过程数据和指令可存储在存储器1202中。这些过程和指令也可存储在存储介质盘1204（诸如，硬盘驱动器（HDD）或便携式存储介质）中，或可远程存储。此外，所要求保护的进步并不受到其上存储本发明过程的指令的计算机可读介质的形式的限制。例如，指令可存储在CD、DVD上、在FLASH存储器、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、硬盘或施用器100与之通信的任何其他信息处理装置（诸如，服务器或计算机）中。

此外，可将要求保护的进步提供为与CPU 1200和操作系统（诸如，MicrosoftWindows、UNIX、Solaris、LINUX、Apple MAC-OS和为本领域技术人员所已知的其他系统）结合执行的实用应用程序、后台守护进程或操作系统的部件或其组合。

CPU 1200能够是处理电路，诸如来自美国的英特尔公司（Intel Corporation）的Xenon或Core处理器或者来自美国的AMD的Opteron处理器，或者可以是将被本领域普通技术人员所认识到的其他处理器类型。替代性地，CPU 1200或处理电路可在现场可编程门阵列（“FPGA”）、专用集成电路（“ASIC”）、可编程逻辑装置（“PLD”）上实现，或使用分立逻辑电路来实现，如本领域普通技术人员将认识到的那样。此外，可将CPU 1200实现为多个处理器，所述处理器并行地协作性地工作以执行上文所描述的本发明过程的指令。

图12中的施用器100也包括用于与网络1214相互联系的网络控制器1206，诸如来自美国的英特尔公司（Intel Corporation）的Intel Ethernet PRO网络接口卡。如能够了解的那样，网络1214能够是公共网络（诸如，因特网）或私有网络（诸如，LAN或WAN网络）或其任何组合，并且也能够包括PSTN或ISDN子网络。网络1214也能够是有线的（诸如，以太网络），或能够是无线的（诸如，包括EDGE、3G和4G无线蜂窝系统的蜂窝网络）。无线网络也能够是WiFi、蓝牙或已知的通信的任何其他无线形式。

施用器100还包括用于与显示器1208（诸如，屏幕114）相互联系的显示器控制器1208，诸如来自美国的NVIDIA Corporation的GeForce GTX或Quadro图形适配器。通用I/O接口也连接到多种外围设备1218，包括打印机和扫描仪（诸如，来自Hewlett Packard的OfficeJet或DeskJet）。

在施用器中也提供声音控制器1220（诸如，来自Creative的Sound Blaster X- FiTitanium），以与扬声器/麦克风1222相互联系，由此提供声音和/或音乐。

通用存储控制器1224连接存储介质盘1204与通信总线1226，所述通信总线可以是ISA、EISA、VESA、PCI或类似物，以便使施用器100的所有部件相互连接。为了简洁性，本文中省略对显示器114、显示器控制器1208、存储控制器1224、网络控制器1206、声音控制器1220和通用I/O接口1212的一般特征和功能的描述，因为这些特征是已知的。

显而易见地，考虑到以上教导，本发明的众多改型和变型是可能的。因此将理解的是，在所附权利要求的范围内，可以以本文中具体描述的方式之外的其他方式实践本发明。

Claims (11)

1.一种手持式注射安全施用器，其包括：

施用器壳体；

手柄；

可回缩针，其被装纳在所述施用器内；

第一传感器，其被构造成检测在所述手柄上使用者的抓握的存在；

第二传感器，其被构造成检测动物的存在；以及

处理电路，其被构造成：

接收来自所述第一传感器的第一信号，所述第一信号指示所述使用者正抓握所述手柄；

接收来自所述第二传感器的第二信号，所述第二信号指示检测到动物；

一旦接收到所述第一信号和所述第二信号，就使所述针伸出所述施用器进入所述动物体内；以及

一旦使所述针完全伸入所述动物体内，就将一剂量的药物递送到所述动物体内；

其中，所述处理电路通过致动线性致动器用第一预定量的力使所述针伸出；

其中，在已使所述针伸出之后，所述处理电路致动所述线性致动器以递送一剂量的药物，并且用大于所述第一预定量的力的第二预定量的力；

其还包括在所述施用器壳体内的二阶段式插入和递送机构，所述二阶段式插入和递送机构包括：插入部分，其包括所述可回缩针；在所述插入部分内的腔，所述腔装纳所述一剂量的药物；以及递送部分，其在所述腔内运动；

其中，所述手持式注射安全施用器还包括通过由紧固件固定到注射筒挡块的近侧部分而连接到所述插入部分的触发环，所述触发环可释放地固定于所述递送部分的杆并允许所述杆独立于触发环运动，所述触发环包括多个偏压机构，每一个所述偏压机构均包括定位在所述杆中的周向沟槽中的球轴承，直到由所述线性致动器施加大于或等于第三预定力的力，这引起所述球轴承滑出所述沟槽并沿杆滑动，由此从所述杆释放所述触发环，所述第三预定力在所述第一预定量的力与所述第二预定量的力之间。

2.根据权利要求1所述的手持式注射安全施用器，其中，所述处理电路控制由线性致动器施加的力的量，所述力的量基于所述线性致动器的杆在所述施用器内侧行进的线性距离。

3.根据权利要求1所述的手持式注射安全施用器，其中，由所述处理电路实现的所述可回缩针的伸展引起线性致动器施加第一预定量的力，所述第一预定量的力引起所述插入部分和所述递送部分相对于所述施用器壳体一起运动预定量的距离。

4.根据权利要求3所述的手持式注射安全施用器，其中，由所述处理电路实现的所述药物的递送引起所述线性致动器施加第二预定量的力，所述第二预定量的力允许所述递送部分在所述腔内且独立于所述插入部分运动并且通过所述可回缩针将所述一剂量的药物递送到所述动物体内。

5.根据权利要求4所述的手持式注射安全施用器，其还包括能够可选择地致动的机构，所述能够可选择地致动的机构固定到所述插入部分，且可释放地连接到所述递送部分，其中

当由所述线性致动器施加大于或等于第三预定力的力时，从所述能够可选择地致动的机构释放所述递送部分，所述第三预定力在所述第一预定量的力与所述第二预定量的力之间。

6.根据权利要求1所述的手持式注射安全施用器，所述施用器还包括致动墨水通过孔口的墨水标记，所述孔口在插入和递送过程期间被导引向所述动物，其中

仅在已将完整剂量递送到所述动物之后，所述处理电路才致动墨水通过所述孔口以标记所述动物。

7.根据权利要求1所述的手持式注射安全施用器，其中，所述施用器将2 ml剂量的药物递送到所述动物。

8.根据权利要求1所述的手持式注射安全施用器，其中，所述第一预定量的力在4 N到6N之间。

9.根据权利要求1所述的手持式注射安全施用器，其中，所述第二预定量的力在60 N到70 N之间。

10.根据权利要求6所述的手持式注射安全施用器，其中，所述墨水标记具有与所述针分开的槽（126），所述槽（126）具有孔口，能够致动墨水通过所述孔口，所述槽（126）处于药物槽的相对侧上。

11.一种注射安全施用器，其包括：

施用器壳体；以及

在所述施用器壳体内的二阶段式插入和递送机构，其包括插入部分、腔、递送部分和能够可选择地致动的机构；

其中，所述插入部分包括针、针支架、注射筒挡块、注射筒腔或室挡块、注射筒腔或室、入口和出口；所述递送部分包括杆和活塞；所述能够可选择地致动的机构固定到所述插入部分且可释放地连接到所述递送部分，并且是呈具有通孔的环的形状的触发环，所述递送部分的杆配合通过所述通孔，多个偏压机构中的每一个均接触所述杆，并且在所述触发环内径向地间隔开；

所述能够可选择地致动的机构布置成顺序地执行以下步骤：

当用第一力致动所述二阶段式插入和递送机构时，与所述递送部分接合，使得所述插入部分和所述递送部分相对于所述施用器壳体一起运动，并且所述第一力小于或等于预定阈值力；并且然后

当用第二力致动所述二阶段式插入和递送机构时，与所述递送部分解除接合以允许所述递送部分在所述腔内独立于所述插入部分运动，并且所述第二力大于所述预定阈值力。

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