TW200836786A - An automatic miniature injector and sample-taker device for medical use - Google Patents

Description

200836786 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種醫療用的小型裝置，可供以自動 化的方式於人體或動物上，透過皮膚、皮下、靜脈、肌肉 或皮內方式，進行藥劑物質的注射及樣本（血液或其他） 的採取。 【先前技術】 詳細地說，本發明提供一種醫療用裝置，其可供一人 或多人自身或在醫療監護下，以無痛而不會害怕的方式， 進行一次或多次注射及/或取樣。 一般而言，經皮裝置（Transdermal Device)全部都 是注射針筒或”貼布”型式者。舉例來說，注射針筒可以是 可供使用者以手握持的注射筆、注射載具、或是更廣泛的 注射器裝置。貼布是相當平坦的系統，用以供使用微針來 進行注射，其係以任何型式的裝置來加以固定至皮膚上， 例如黏著劑裝置、魔鬼沾條帶、彈性帶等。 型式爲注射針筒或貼布的經皮裝置具有一針，其係可 以看得到，且其尺寸係足以特別供來對準靜脈，或更廣泛 地說，任何可爲眼睛看到的注射標的。 對於某些病人而言，使用注射針筒有時會有心理上的 困難，甚或會受到創傷。因此，僅僅是看到釺即會使他們 頭暈或是使他們緊張。有些人甚至於無法自行注射。這對 於隔離開的病人而言，例如患有糖尿病而必須重覆注射0夷 -4- 200836786 島素的患者’或者是在不預期或無法預測下突然發病的情 形下，可能會有嚴重的後果。 皮內裝置’亦稱爲微針植入器，通常是設置於皮膚下 方、肌肉內，或更精確地說，設於靜脈或靠近於軟骨區域 處的微針植入器之型式者。透過這樣的植入器，可以在給 定的病人身上重覆地進行注射及取樣作業。 因此有需要有一種裝置，其能夠重覆地注射藥劑物質 ，且能用於重覆地進行樣品的採取，例如血液。另外，能 夠使用同一裝置於樣本的採取及進行注射間切換也是相當 的有用。 專利文獻DE 42 2 1 3 1 2號中揭露一種經皮裝置，可用 於施行靜脈及肌肉內注射。藥劑物質係經由使用杜卜勒效 應感測器來加以注射的，其可在該裝置移動時偵測血管的 方向及深度。使用者接著必須使一時鐘指示器對應於靜脈 的方向。這樣的操作相當的複雜且困難，且僅能由合格的 醫療人員來施用。 因此，在使用此種裝置下，其將無法自動地進行藥劑 物質的注射及血液樣本的採取。其甚至無法想像病人可以 自行施行該些注射及採樣作業。 專利文獻WO 2006/1 206 1 9A號中揭露一種供注射及採 樣作業用的系統，其可使連接於一貯器上的針***至病人 身體內，該系統特別包含有一用來偵測血管的偵測器系統 、一可根據偵測結果致動該針的控制單元。專利申請案 US 2003/0695 09A1號揭露另一種取樣作業用的系統，其可 200836786 以決定適當的取樣位置，其包含有至少一能被致動的針及 一用來偵測血管的裝置。但是，這二種系統均無法輕易而 連續地進行注射及取樣作業。 【發明內容】 因此，本發明的目的在於提供一種能夠以自動化的方 式進行注射及取樣作業的裝置，以有助於醫療人員的工作 、增加病人的安全、以及適合供病人施用於自身上而無需 害怕。 就此而言，本發明提供一種醫療用的自動化小型注射 及取樣裝置，包含有一殼體及至少一可相對於殼體移動的 針，該裝置的特徵在於其包含有： •一偵測器系統，可用於偵測在一預定體積內血管的 存在； •一控制單元，可用於使該針以該偵測器系統供應之 資訊的函數關係來移動；以及 •至少一貯器，用以容置一要加以注射的物質，或要 採取的樣本。 可以瞭解到，本發明可使其能夠自動地進行靜脈注射 。對於血管偵測，其亦應瞭解到，在血管不存於一預定體 積內時，感測器會輸出資訊至控制單元。控制單元接著即 會以真時方式通知在該預定體積內沒有血管，因此使其得 以施用肌肉注射或皮下注射。 以此方式’使用者無需注視著該針，且該針也無需具 -6 - 200836786 有可供使用者能夠對準血管的尺寸。 在本發明的一特定實施例中，該裝置包含有一微機電 裝置，用以透過噴灑方式使該針接觸麻醉及/或消毒物質 〇 在本發明的另一特定實施例中，該裝置於包含有一用 以將該注射用物質自該貯器內推壓出以進行注射的裝置， 該裝置可以是氣動裝置或是一微機電系統。 在本發明的另一特定實施例中，該裝置包含有下列結 構： •一微機電系統，用以將該針相對於該殼體移動； •一種裝置，用以分析一樣本； •一種裝置，用以將一代表該分析的信號傳送至一外 部器具或另一注射及取樣裝置的裝置； •一種傳訊裝置，可提供一聲音及/或視訊信號，用 以提供代表由該偵測器系統接收到之信號的資訊； • 一黏著表面 ·， •一獨立的電源；及/或 •一微雷射、或微波或超音波槍，用以消毒該針。 在本發明的另一特定實施例中，該裝置包含有一種用 來將該被採取的物質的樣本吸入至該貯器內的裝置，該裝 置可以是氣動裝置或是一微機電系統。 在本發明的一特定實施例中，每一貯器均可在一機電 系統所施加之壓力的作用下變形。 在本發明的另一特定實施例中，該裝置包含有多個貯 200836786 器，分別連接至相關的針及相關的泵浦裝置上，每一貯器 及相關的針及相關的泵浦裝置構成一區段，該等區段係以 相互整合一體的方式結合在一起，以形成一可相對於該殻 體移動的匣盒，且該控制單元係設計成可個別地作用於每 一區段上。 在本發明的另一特定實施例中，該單元包含有一旋轉 驅動系統，設計供在該殻體內轉動該匣盒，以使每一區段 能順序地對齊於該機電系統。 因此，每一貯器可配合於相關的針及相關的泵浦系統 而整體構成匣盒內的一個獨立而自含的區段。因此，可以 瞭解到，藉由此一裝置，其可以自動化的方式連續地進行 一次或多次注射及取樣作業。 本發明的自動化注射及取樣裝置的一特定實施例將更 詳細地說明於下文中，並顯示於圖式內。此說明係以本發 明的一示範而非限制性範例來加以說明的。 【實施方式】 第1圖顯示出一種具有注射針筒之特定結構的本發明 的注射及取樣裝置1。該裝置1在形狀是略呈圓筒狀，包 含有一殼體2，其內放置有可拆卸的匣盒3。 如第2圖中所示，殼體2是由三個互相分開的元件所 構成的：一頂蓋4、一中央圓筒本體5、以及一偵測器底 座6。中央圓筒本體5具有中空的結構，用以經由其末端 之一來容置匣盒3。另一側末端則用以容置頂蓋4。 -8- 200836786 當匣盒***至中央圓筒本體5內時，其係由底座6加 以固定住。因此此一型式爲注射針筒的注射及取樣裝置1 是大致上呈圓筒狀，其一·側末端上設有頂盍4 ’而另一*側 末端上則設有偵測器底座6。 詳細地說，頂蓋4是由一控制單元7、一設置於頂蓋 4外側部位上的顯示器8、以及一能以例如射頻操作的收 發器模組9所構成的。顯示器8可以是液晶顯示器（LCD )螢幕或是發光二極體（LED )陣列。另一種方式是，顯 示器8可由一種可用以產生聲音信號的系統加以取代。 中央本體5主要包含有一讀取及分析系統1 0、一小型 機電系統1 1、以及一用於在殼體2內繞著軸心轉動匣盒3 的旋轉驅動系統2 1。小型機電系統或微機電系統（MEMS )一詞是用來代表任何透過施行電子業所使用之技術來製 做小型機構而加以製做出的系統。在本實施例中，機電系 統1 1係由例如一活塞及其驅動裝置所構成的。 詳細地說，讀取系統1 0能夠透過條碼讀取器來辨識 出匣盒之每一貯器1 3內的內含物。有利的是，一旦匣盒3 ***至殼體2內後’讀取系統1 〇即可使該裝置1判斷出 匣盒3是否含有例如可供靜脈注射的物質。有利的是，讀 取系統1 〇亦可提供每一匣盒的追溯性。 偵測器底座6主要包含有一偵測器系統1 2。依處置方 式的不同：靜脈、肌肉、或皮下，各種型式的感測器均能 應用於偵測器系統1 2內。例如可以使用杜卜勒效應感測 器、紅外線或壓力感測器、或以雷達原則作動的事窗感測 -9- 200836786 器、或光學感測器。依所用之感測器的型式而定，要探測 的面積及容積可以是稜柱狀、圓柱狀或圓錐狀。例如說， 其可以使用紅外線或超音波感測器。 舉例來說，偵測器系統12可判斷皮膚、脂肪的厚度 、所有血管的大小及深度、肌肉質量的密度、或骨頭或軟 骨區域的存在。 第3圖顯示出第1圖及第2圖中所示之可拆卸匣盒3 的頂視圖，其根據本發明係由多個繞著匣盒3之縱長方向 軸線呈圓圏方式配置的區段22所構成的。每一區段22本 身整體是由一貯器13、一針、一泵浦裝置14、以及一消 毒及麻醉系統2 0所構成。區段2 2係牢固地固定在一起， 例如透過塑膠材料的壁部。 詳細地說，每一區段2 2均包含有藥劑物劑或血液樣 本的貯器1 3 ’而泵浦裝置1 4則固定至其底部部位上。一 針1 5經由形狀記憶圓錐1 6結合至泵浦裝置1 4的底部部 位上。該圓錐是由一種具有形狀記憶的金屬所製成的，其 能夠在有電能或熱能激勵施加至其上時產生變形，特別是 膨脹。因此形狀記憶圓錐1 6可以調校成能在給定激勵下 膨脹某一精確的距離。 該等針係針對每一種型式的裝置而特定的：注射針筒 、貼布、或植入器。舉例來說，針的尺寸可以在〇 . 5 m m至 8 mm的範圍內，依其應用及該裝置而定。該等針可以由多 種的材料製做’例如不銹鋼、鋼合金、射出或複合塑膠材 料、陶瓷、奈米管…。該等針可固設有一層消毒及/或麻 -10- 200836786 醉及/或治療用的外層物質，其固定方式可以是任何型式 的方法：例如微溝槽或開口、凝膠或薄膜型式之物質的堆 疊、陶瓷上的孔隙或奈米管內的化學組合。在某些應用中 ’這些奈米針可以保持植入狀態，並透過化學反應而緩慢 地稀釋於人體內，以使其得以進行局部性的治療，而不會 讓該物質擴散至整個人體內。某些奈米針具有可透過化學 稀釋或熱熔化來’’釋放’’該管的最後部位的特性，可使血液 流或某些其他流體伴隨該奈米管的該部位至儘可能地靠近 要治療的區域，且一旦接觸到要治療的區域或是病灶，可 進行化學反應並散佈該治療物質。 有利的是，可拆卸的匣盒3僅具有那些要在一個或多 個病人身上進行重覆取樣及/或注射所需的元件。因此， 匣盒3是消耗品，必須要加以更新，因此其成本要儘可能 地低。可更新之消耗品的使用可避免花費時間於進行拆解 及消毒所必要的處理作業上。 貯器1 3、泵浦裝置1 4、針1 5、以及圓錐1 6構成一個 一體的總成，能夠在殻體2內相對於匣盒3上抵靠於底座 6上的固定不動底部部位1 8移動。該包含有貯器1 3、泵 浦裝置1 4、針1 5及圓錐1 6的總成可沿著該裝置1的縱長 方向軸線平移而移動。 一諸如彈簧1 9的彈性元件設置於匣盒3的固定不動 底部部位1 8與泵浦裝置1 4之間，可施加一回復力，用以 在栗浦裝置1 4與固定不動底部部位1 8間保持著一間隙， 因此針1 5不會自匣盒3突伸出去。因此’病人不會受到 -11 - 200836786 傷害，因爲不論是注射前或是進行注射的期間，針均看不 到。 有利的是，匣盒3的每一區段22均可設置一消毒及 麻醉系統2 0。消毒及麻醉系統2 0是以固定不動方式設置 於固定不動底部部位1 8上而環繞著該可移動的總成。 控制單元7是連接至偵測器系統1 2上，以供接收偵 測到的資訊，特別是有關於血管位置及深度者。控制單元 7亦連接至用以讀取及分析匣盒3的系統1 〇、機電系統1 1 、顯示器8、收發器模組9、泵浦裝置1 4、形狀記憶圓錐 1 6、以及消毒及麻醉系統2 0上。 有利的是，前述的裝置包含有互相分開的元件，且可 配合於可更換的匣盒系統而提供一種模組化而可配合於治 療、注射、或取樣動作來進行的裝置。 第4圖是一用來解釋本發明之注射針筒裝置i在進行 注射時的作業的圖表。 在步驟3 1中，使用將該注射及取樣裝置1放置於病 人皮膚上，而以偵測器底座6接觸該皮膚。偵測器系統1 2 偵測血管的位置及深度，並輸送該資訊至控制單元7。 讀取系統1 0的先期讀取結果可用以辨識注射的物質 及相關的注射模式，例如靜脈注射。另一種方式是，使用 可告知裝置1要進行靜脈注射。 在步驟3 2中，單元7控制顯示器8產生一信號，通 知使用者已找到血管。另一種方式是，血管的偵測結果可 以使用該裝置1外部的顯示裝置來通知使用者，例如膝上 -12- 200836786 型電腦。在此等情形下，該資訊是由收發器模組9加以傳 送。 在步驟33中，當步驟32中由單元7加以觸發的計數 器測量到該注射裝置1已保持固定經過一定時間後，例如 二秒鐘，單元7即會使顯示器8產生一信號，顯示該裝置 1己經穩定於所偵測到的血管上。該顯示出裝置1已經穩 定下來的資訊係由偵測器底座6所產生的，其係對應於裝 置1佔置一個相對於該血管爲固定不動而適合於施行注射 的位置。 在步驟3 4中，讀取系統1 〇會識別內含於貯器丨3內 要供注射的藥劑物質，並輸出一信號至單元7上，以確認 該物質確實是所要加以注射的。該要加以注射的物質可由 使用者事先加以設定，例如使用一膝上型電腦並透過收發 器模組9及控制單元7來作動。 在步驟3 5中，單元7會操控機電系統1 1，使其施加 壓力至步驟3 4中識別的貯器1 3上。貯器1 3係由可變形 材料製成，在他們的頂端部位上設有硬質的蓋子。因此， 在機電系統1 1所施加的壓力下，該硬質蓋子會沿著殼體5 的內壁移動。 在步驟36中，單元7控制一硬質中空管（未顯示） ，使其自泵浦裝置1 4朝向步驟34中所識別的貯器1 3突 伸出，因之而可達成經由一供此目的而設置之器皿而穿刺 貯器1 3。因此，貯器1 3的內容物可保持完全消毒狀態。 在步驟37中，單元7會使得泵浦裝置14透過例如一 -13- 200836786 泵（未顯示）而將該藥劑物質朝向針1 5輸送。單元7亦 會使機電系統1 1連續地施用受控之壓力，以有助於將該 物質自貯器13輸送出，因之而使其更容易塡充至針內。 在步驟3 8中，泵浦裝置1 4已測量出流經其中的藥劑 物質的流率，因此其會知悉針1 5何時會裝塡滿，而在此 時其會停止泵送，並將此情形通知單元7，其同樣地亦會 使機電系統1 1停止運轉。在步驟3 8結束之時，內含於泵 浦裝置1 4及針1 5內的空氣會被完全地排出並由該藥劑物 質加以取代。 閥會關閉以防止內含於該針及該泵浦裝置內的藥劑物 質回流至貯器1 3內。 在步驟39中，單元7會透過使用泵（未顯示）來使 消毒及麻醉系統20施用一滴的物質於針1 5上。舉例來說 ’該泵可以是一簡單的可逆轉泵，或者其可以一簡單的雙 動膜片泵，或者事實上其可以是一個藉由將雙金屬條片的 葉片加以變形而作動的泵。 泵送消毒及/或麻醉物質所需的時間可依需要施用之 消毒及麻醉物質之量而定而加以縮短或延長。以此方式， 可以將非常小量的物質直接施用至該針的表面上，使其可 以減少所用之物質的量。另一種方式是，該物質可以透過 噴灑或電離來加以施用。 詳細地說，消毒及麻醉系統20可包含有一物質貯器 ，類似貯器1 3，可由硬質中空管加以穿孔。該穿孔系統及 該等泵最好是設置於偵測器底座6上，以減低可拆卸匣盒 -14- 200836786 3的成本。 自然的，步驟37及39並不一定要是依序施用，相反 的，他們可以同時使用。 在步驟40中，單元7會使機電系統1 1再次施加壓力 至貯器1 3上，而閥則保持關閉狀態，因此所施加的壓力 會有將由貯器1 3、泵浦裝置1 4、針1 5、以及圓錐1 6所組 成的整體總成加以推壓的作用，使其如前所述般在殼體2 內移動，而彈簧1 9則接著被壓縮。 因此泵浦裝置14會抵壓至匣盒3的固定不動底部部 位18上，達成將針15帶至皮膚上並通過該滴消毒及麻醉 物質的作用。機電系統1 1會將該整體總成固定在定位上 〇 因此，針1 5會被消毒，而該物質接著則流過皮膚表 面，以麻醉人體或動物身上要進行注射的部位。 在步驟4 1中，控制單元7會激勵形狀記憶圓錐1 6， 使其變形並移動而將針1 5送至步驟3 1中所偵測到的血管 的涂度處。 針15會無痛地穿過皮膚至血管處，因爲隨著其穿刺 所附帶及固著至其壁上的有效麻醉之故。 在步驟42中，一旦針15穿入至血管，單元7會使閥 開放，並操控泵浦裝置1 4的泵，使得內含於貯器1 3內的 藥劑物質能注射至血管內。單元7亦可同時讓機電系統i i 作動，以有助於藥劑物質的注入。 泵浦裝置1 4亦具有血壓及流量偵測器，可監控及調 -15- 200836786 節該物質注射的速率。因此，注入的物質的體積會同時被 加以測量，而注射動作則會依其施用的函數關係而於任何 時間點中止。 如果有血液流會將該藥劑物質推回至貯器1 3內的任 何危險時，亦可設置止回閥。 在步驟43中，泵浦裝置1 4的流量偵測器及讀取系統 1 〇會通知控制單元7該貯器1 3已空。單元7接著即會使 泵浦裝置14的泵停止，並關閉閥。再者，控制單元7會 記住目前的這個貯器已經用完。 控制單元7會去活化形狀記憶圓錐，其即不再受激而 會縮回，因之而將針退回至注射裝置1內。單元7亦使機 電系統1 1停止，因之而使該包含有貯器1 3、泵浦裝置1 4 、針1 5及圓錐1 6的總成退回至其原先在步驟3 1中所停 置的初始位置。 在步驟44中，單元7控制旋轉驅動系統2 1將匣盒3 繞著其軸線轉動，以將具有新的注射物質或是具有空的採 取樣本用的貯器的新區段對齊於機電系統1 1。 自然的，在本發明內可設置多種的機電系統1 1，以同 時進行多種的注射作業。 第5圖是一用來解釋本發明之注射針筒裝置1在進行 取樣時的作業的圖表’本發明的此一裝置可用以採取血液 或其他物質的樣本、採取諸如關節液、淋巴液等等流體之 類的皮下液體的樣本。 在步驟51中，使用將此裝置1移至病人皮膚上，以 -16- 200836786 偵測器底座6接觸該皮膚。偵測器系統1 2偵測血管的位 置及深度，並輸送該資訊至控制單元7 ° 讀取系統1 〇的先期讀取結果可用以確認要進行的動 作是採取血液樣本，且目前的貯器1 3是空的。 在步驟52中，單元7控制顯示器8產生一信號，通 知使用者已找到血管。 在步驟5 3中，當步驟5 2中由單元7加以觸發的計數 器測量到該注射裝置1已保持固定經過一定時間後，例如 二秒鐘，單元7即會使顯示器8產生一信號，顯示該裝置 1己經穩定於所偵測到的血管上。該顯示出裝置1已經穩 定下來的資訊係由偵測器底座6所產生的，對應於裝置1 具有相對於該血管爲固定不動之位置，而該位置適合於注 射。 在步驟5 4中，讀取系統1 0會識別判斷要用來取樣的 貯器1 3事實上的空的所 在步驟5 5中，單元7透過使用泵（未顯示）來使消 毒及麻醉系統20施用一滴的物質於針1 5上。 泵送消毒及/或麻醉物質所需的時間可依需要施用之 消毒及麻醉物質之量而定而加以縮短或延長。另一種方式 是，該物質可以透過噴灑或電離來加以施用。 詳細地說，消毒及麻醉系統2 0可包含有一物質貯器 ，類似貯器1 3，可由硬質中空管加以穿孔。該穿孔系統及 該等泵最好是設置於偵測器底座6上，以減低可拆卸匣盒 3的成本。 •17- 200836786 在步驟5 6中，單元7會使機電系統1 1施加壓力至步 驟54中所識別的貯器1 3上。由於這些閥是關閉著，因此 所施加的壓力會有將由貯器1 3、泵浦裝置1 4、針1 5、以 及圓錐1 6所組成的整體總成加以推壓的作用，而該總成 會如前所述在殼體2內移動，同時壓縮彈簧19。 因此泵浦裝置14會抵壓至匣盒3的固定不動底部部 位18上，達成將針15帶至皮膚上並通過該滴消毒及麻醉 物質的作用。機電系統1 1會將該整體總成固定在定位上 〇 因此，針1 5會被消毒，而該物質接著則流過皮膚表 面’以麻醉人體或動物身上要進行注射的部位。 在步驟5 7中，控制單元7會激勵形狀記憶圓錐1 6， 使其變形並將針1 5移動至步驟5 1中所偵測到的血管的深 度處。 針15會無痛地穿過皮膚至血管處，因爲隨著其穿刺 所附帶及固著至其壁上的有效麻醉之故。 在步驟58中，一旦針15穿入至血管，單元7會使一 硬質中空管自泵浦裝置1 4朝向步驟54中所識別的貯器1 3 突伸出’以經由一供此目的而設置之器皿而穿刺空的貯器 1 3 °因此，貯器1 3的內部可保持完全消毒狀態。 在步驟5 9中，單元7會使閥開啓，而泵浦裝置14的 栗則運轉來將血液自血管內取出，並送入至貯器1 3內。 單元7亦會使機電系統n同時作動，以有採取血液的樣 本。 -18- 200836786 泵浦裝置1 4亦具有血壓及流量偵測器，可監控及控 制血液樣本採取的速率。因此會同時測量被採取之血液的 容積，而取樣動作則會依其施用的函數關係而可於任何時 刻中止。 在步驟60中，由於泵浦裝置14已測量出流經其中的 藥劑物質的流率，因此其會知悉貯器1 3內已裝塡滿血液 ，因此會停止泵浦裝置1 4的泵，關閉閥，並將此情形通 知單元7，其亦會使機電系統1 1停止運轉，因之而使得該 包含有貯器1 3、泵浦裝置1 4、針1 5及圓錐1 6的總成退 入至殼體2內。再者，控制單元7會記住目前的這個貯器 已經用來採取過樣本了。 另一種方式是，讀取及分析系統1 〇可用來測量貯器 1 3裝塡的程度，並在貯器1 3裝滿時通知單元7，因此單 元7可停止泵、停止機電系統1 1、以及關閉閥。 控制單元7會去活化形狀記憶圓錐，其即不再受激而 會縮回，因之而將針移入至注射裝置1內。單元7亦會停 止機電系統1 1。 在步驟61中，單元7會使旋轉驅動系統21將匣盒3 繞著其軸線轉動，以將具有新的注射物質或是具有空的採 取樣本用的貯器的新區段對齊於機電系統1 1。 因此，本發明的裝置可以在使用具有多個貯器（區段 )之同一裝置的情形下，用以進行不同的藥劑物質注射作 業及在多個病人身上進行重覆的取樣作業。再者，本發明 的裝置亦可在使用具有多個貯器（區段）的單一裝置的情 -19- 200836786 形下，對單一個病人加以採取樣本，而後再進行注射。 在本發明的一特定的實施例中，在貯器1 3內整合一 個或多個生物晶片，以在內含於貯器內的樣本上進行一種 或多種原位分析作業。分析的結果接著會由讀取及分析系 統1 〇加以記錄及處理，並由收發器模組9透過有線或無 線方式加以傳送至外部器具，例如攜帶式電腦或醫療伺服 器，而被傳送的信號可以是數位或類比的，在某些保密應 用中可加以編碼。 當有多個注射及取樣裝置1配合使用來進行樣本採取 作業及注射作業時，用來採取樣本的裝置可以包含有一用 來將代表樣本分析結果的信號傳送至另一注射裝置上的裝 置。在此種情形下，這二個裝置可以設置於共同的殼體內 ，或者他們可以是獨立的，以使其可以在分隔開的區域進 行取樣及注射作業。 在本發明的一特定實施例中，消毒系統2 0可由一微 雷射裝置或微波或超音波槍加以取代。微雷射裝置可用來 對針加以消毒，也可用來消毒皮膚而不會燒傷皮膚。 在第6圖所示的另一種實施例中，本發明可應用於相 當平坦的裝置上，以供利用針來進行微注射，在此這些裝 置亦稱爲’’貼布’’。在這種情形下，注射及取樣裝置7 0具 有一黏著表面71，其可與皮膚72相容。以此方式，此裝 置可用以重覆地進行取樣作業，而後進行分析及注射，而 無需依血管存在或不存在的函數關係來重新設置該貼布。 第6圖顯示出具有相當撓性之特定貼布結構的本發明 -20- 200836786 的注射及取樣裝置1。裝置70在其黏著表面7 1上是具有 大致上平直的形狀，而在其頂部部位的形狀上則是外突。 貼布裝置70包含有有三個互相分開的元件：一外突殼體 73、一設置於該殼體內的匣盒74、以及一偵測器底座75 ，該偵測器底座75將匣盒74固定於殻體73內。 詳細地說，殻體73具有一設置於設殼體外側部位上 的顯示器76、一控制單元77、一能以例如射頻操作的收 發器模組78、一用以將匣盒70繞著軸心轉動的旋轉驅動 系統8 9、以及一小型機電系統8 6。 舉例來說，顯示器76可以包含有一液晶顯示器螢幕 或是一發光二極體陣列。另一種方式是，顯示器76可由 一種可用以產生聲音信號的系統加以取代。 在本發明中，可拆卸的匣盒74特別是包含有多個繞 著匣盒74之縱長方向軸線配置的區段。每一區段包含有 一藥劑物質的貯器79，或是用以容置一血液樣本者，例如 具有一固定至其底部部位上的泵浦裝置80。 一針8 1經由形狀記憶圓錐82結合至泵浦裝置80的 底部部位上。該圓錐是由一種形狀記憶金屬所製成，其能 夠在有電或熱激勵施加至其上時產生變形，特別是膨脹。 因此形狀記憶圓錐82可以調校成能在給定激勵下膨脹某 一精確的距離。 貯器7 9、泵浦裝置8 0、、針8 1、以及圓錐8 2構成一 個整體的總成’可在殼體73內相對於匣盒74的固定不動 底部部位8 3移動，該部位係抵靠於底座7 5上。此包含有 -21 - 200836786 貯器7 9、泵浦裝置8 0、針8 1、以及圓錐8 2的總成可在殼 體73內做平移的移動。 一彈性膜片84設置於匣盒74的固定不動底部部位83 與泵浦裝置80之間，可施加一回復力，用以在泵浦裝置 80與固定不動底部部位83間保持著一間隙，因此針8 1不 會自匣盒74突伸出去。因此，病人不會受到傷害，因爲 不論是注射前或是注射中，針都看不到。 有利的是，匣盒74的每一區段均可設置一消毒及麻 醉系統8 5。消毒及麻醉系統8 5是以固定不動方式設置於 固定不動底部部位83上而環繞著該可移動的總成。 偵測器底座75主要包含有一用來讀取及分析匣盒74 的系統8 7，以及一偵測器系統8 8。 詳細地說，讀取系統8 7能夠透過條碼讀取器來辨識 出匣盒之每一貯器79內的內含物。有利的是，一旦匣盒 74***至殻體73內後，讀取系統87即可使該裝置70判 斷出匣盒74是否含有例如可供靜脈注射的物質。 在偵測器系統8 8中，依注射型式的不同：靜脈、肌 肉、或皮下，可以使用各種型式的感測器。舉例來說，可 以使用杜卜勒效應感測器、紅外線或壓力感測器、或以雷 達原則作動的事實感測器或光學感測器。依所用之感測器 的型式而定，要探測的表面及容積可以是稜柱狀、圓柱狀 或圓錐狀。例如說，其可以使用紅外線或超音波感測器。 偵測器系統8 8可以例如說判斷皮膚的厚度、脂肪的 厚度、血管的大小及深度、肌肉質量的密度、或骨頭或軟 -22- 200836786 骨區域的存在。 控制單元7 7是連接至偵測器系統8 8上，以供接收偵 測到的資訊’特別是有關於血管位置及深度者。控制單元 7 7亦連接至用以讀取及分析匣盒74的系統8 7、機電系統 8 6、顯示器7 6、收發器模組7 8、泵浦裝置8 0、形狀記憶 圓錐8 2、以及消毒及麻醉系統8 5上。 有利的是，前述的裝置包含有互相分開的元件，且可 配合於可更換的匣盒系統而提供一種模組化而可配合於治 療、注射、或取樣動作來進行的裝置。 貼布裝置70的作動是類似於注射針筒裝置1的作動 ，如前面配合於第4圖詳細加以說明的注射動作及配合第 5圖說明的取樣動作。 再者，本發明的注射及取樣裝置可以熟知此技藝者所 知曉的方式應用於微針植入器型式上。在此種情形下，植 入器可設置於例如皮膚下、肌肉內、靜脈上、或是軟骨區 域內。 在本發明的另一種實施例中，匣盒的該等區段可以線 性的方式設置，而不是圓圈方式，因此就沒有必要轉動匣 盒來進注射或取樣作業。在此種情形下，每一區段可設置 一機電式活塞裝置。 在前述的實施例中，可以瞭解到，形狀記憶圓錐可由 任何適當的微機電系統加以取代，而不會脫出本發明的範 疇。 再者，在使用微機電系統時，本發明的裝置可包含有 -23- 200836786 一自含式電源供應器。此電源供應器可以是例如充電式電 池或光電池。 由前述的說明中可以看到’本發明的裝置具有許多優 點： .其可以讓一個人自己以安全的方式替自身注射或採 取血液樣本。 •其可以進行不同的藥劑物質的注射。 •其可以使用單一台裝置且無需更換貯器而自多個病 人身上重覆採取樣本。 •其可以使用單一台裝置且無需更換貯器而在一給定 病人身上進行樣本採取及注射。 •其可以避免因爲看到針而致的緊張。 •其可以使樣本採取作業及注射作業實際上成爲無痛 〇 •其可以顯著地減少所需使用的消毒、麻醉、或治療 物質的量。 •其可減低因爲針誤置而觀察到的錯誤注射的風險。 【圖式簡單說明】 第1圖以軸向剖面圖顯示出型式爲注射針筒的本發明 裝置。 第2圖以軸向剖面圖顯示出第1圖中裝置，其中各個 可分離元件係分離開的。 第3圖是第1圖中所示之本發明裝置的匣盒的剖面頂 -24- 200836786 視圖。 第4圖是一圖表，顯示出第1圖中之裝置進注射行之 作業。 第5圖是一圖表，顯示出第1圖中之裝置進注取樣之 作業。 第6圖是以軸向剖面圖顯示出本發明裝置的圖式，該 裝置是實施成一種特別平坦，亦稱爲”貼布”的裝置。 【主要元件符號說明】 1 :注射及取樣裝置 2 :殼體 3 :匣盒 4 :頂蓋 5 :中央圓筒本體 6 :偵測器底座 7 :控制單元 8 :顯示器 9 :收發器模組 1 〇 :讀取及分析系統 1 1 :機電系統 1 2 :偵測器系統 13 :貯器 1 4 :泵浦裝置 15 :針 -25- 200836786 1 6 :形狀記憶圓錐 1 8 :固定不動底部部位 1 9 :彈簧 20 :消毒及麻醉系統 2 1 :旋轉驅動系統 22 :區段 70 :注射及取樣裝置 7 1 :黏著表面 72 :皮膚 73 :殼體 7 4 :匣盒 7 5 :偵測器底座 7 6 :顯示器 7 7 :控制單元 7 8 :收發器模組 79 :貯器 80 :泵浦裝置 81 :針 82 :形狀記憶圓錐 83 :固定不動底部部位 84 :彈性膜片 8 5 :消毒及麻醉系統 8 6 :機電系統 8 7 :讀取系統 -26- 200836786 8 8 :偵測器系統 8 9 :旋轉驅動系統 -27

Claims (1)

1. 200836786 十、申請專利範圍 1 · ~種醫療用自動化小型注射器及取樣裝置（1 ; 70 )’包含有一殼體（2 ; 73 )及至少一可相對於該殻體（2 ;73 )移動的針（15 ; 81 )，該裝置的特徵在於包含有： •一偵測器系統（12 ; 88 )，可用於偵測在一預定體 積內血管的存在； •一控制單元（7 ; 77 )，可用於使該針以該偵測器 系統（1 2 ; 8 8 )供應之資訊的函數關係來移動；以及 •至少一貯器（1 3 ; 79 )，用以容置要加以注射的物 質，或要採取的樣本。 2·如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器及 取樣裝置，其特徵在於包含有一種用來使該針接觸麻醉物 質的裝置（20 ; 85 )。 3 .如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器及 取樣裝置，其特徵在於包含有一種用來使該針接觸消毒物 質的裝置（20; 85)。 4 ·如申請專利範圍第2項所述之自動化小型注射器及 取樣裝置，其特徵在於用來使該針接觸該等物質之一的該 裝置（20 ; 85 )包含有一用來將該麻醉或消毒物質噴灑至 該針上的元件。 5 .如申請專利範圍第4項所述之自動化小型注射器及 取樣裝置，其特徵在於用來將該物質噴灑至該針上的該元 件包含有一微機電系統。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器及 -28- 200836786 取樣裝置，其特徵在於包含有一用以將該注射用物質自該 貯器內推壓出以進行注射的裝置（1 1、1 4 ; 8 0、8 6 )。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之自動化小型注射器及 取樣裝置，其特徵在於該用以將該注射用物質自該貯器內 推壓出以進行注射的裝置（1 1、14 ; 80、86 )是氣動的。 8 ·如申請專利範圍第6項所述之自動化小型注射器及 取樣裝置，其特徵在於該用以將該注射用物質自該貯器內 推壓出以進行注射的裝置（1 1、1 4 ; 8 0、8 6 )包含有一微 機電系統。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器及 取樣裝置，其特徵在於包含有一用來將該針相對於該殻體 移動的微機電系統（1 1、1 6 ; 8 6、8 2 )。 1 0 ·如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於包含有一用來分析一樣本的裝置 (10； 87 )。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於包含有一用來將一代表該分析的 信號傳送至一外部器具上的裝置（9 ; 78 )。 1 2 ·如申請專利範圍第1 0項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置’其特徵在於包含有一用來將一代表該分析的 信號傳送至另一注射及取樣裝置（1 ; 70 )上的裝置（9 ; 78 ) 〇 1 3 .如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於包含有一傳訊裝置（8; 76)， -29- 200836786 用以提供代表該偵測器系統（1 2 ; 8 8 )所接收到之信號的 資訊。 14·如申請專利範圍第13項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於該傳訊裝置（8 ; 76 )提供一聲 音及/或視訊信號。 1 5 ·如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於包含有一黏著表面（71)。 1 6.如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於包含有一獨立的電源供應器。 1 7 .如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於包含有一用來將該被採取的物質 吸入至該貯器內的裝置（11、14 ; 80、86)，以供採取該 樣本。 i 8 .如申請專利範圍第1 7項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於用來將該被採取的物質吸入至該 貯器內的該裝顰（n、14; 80、86)係氣動裝置。 1 9 .如申請專利範圍第1 7項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於用來將該被採取的物質吸入至該 貯器內的該裝震（11、14 ; 80、86)包含有一微機電系統 〇 20.如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器 及取樣裝置，其特徵在於每一貯器（丨3; 79)均可在一機 電系統（1 1 ; 8 6 )所施加之壓力的作用下變形。 2 1 .如申請專利範圍第1項所述之自動化小型注射器 -30- 200836786 及取樣裝置，其特徵在於包含有一微雷射、或微 音波槍，用以消毒該針。 22 .如前述申請專利範圍任一項所述之自動 射器及取樣裝置，其特徵在於包含有多個貯器（ ，分別連接至相關的針（1 5 ; 8 1 )及相關的泵浦 ;80 )上，每一貯器及相關的針及相關的泵浦裝 區段（22)，該等區段（22 )係以相互整合一體 合在一起，以形成一可相對於該殼體（2 ; 73 ) 盒（3 ; 74 )，且該控制單元（7 ; 77 )係設計成 作用於每一區段（22 )上。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項所述之自動化小 及取樣裝置，其特徵在於包含有一旋轉驅動系統 )，設計供在該殼體（2 ; 73 )內轉動該匣盒（3 以使每一區段（2 2 )能順序地對齊於該機電系統 波、或超 化小型注 13; 79 ) 裝置（14 置構成一 的方式結 移動的匣 可個別地 型注射器 (21 ； 89 ；74 )， (11； 86 -31 -