用于将医疗锐器从保持件移除的设备的制作方法

本申请要求于2017年7月7日提交的且题目为“medicalsharpremovalandstoragedevice(医疗锐器移除和存储装置)”的美国临时专利申请第62/529,926号以及于2017年7月7日提交的且题目为“inductionheatingcircuitformedicalsharpsremovaldevice(用于医疗锐器移除装置的感应加热电路)”的美国临时专利申请第62/530,001号的优先权，所述两个申请的全部内容被通过引用明确地并入本文中。

本实用新型总体涉及一种用于与这样的装置一起使用的电气控制电路：该装置用于使用感应加热将医疗锐器从保持件移除。特别地，但并非为限制本实用新型，本实用新型涉及一种用于与这样的装置一起使用的电气控制电路：该装置用于通过使用感应加热来加热金属笔针插管并且使将所述插管固定至塑料笔针针座的粘合剂或塑料熔化将金属笔针插管从塑料笔针针座移除，以及涉及一种用于在这样的电路中使用的感应加热线圈。所述控制电路以及装置还可用来将金属注射器针从塑料针座或者塑料注射器筒体移除，将金属柳叶刀从塑料柳叶刀保持件移除，或者在导管组件中将金属导入针从塑料针座移除。

背景技术：

在金属锐器(比如注射笔针、注射器针、皮下注射针、柳叶刀或者导管导入针)已经被使用之后，由于一些原因将锐器移除并且储存于安全的容器中是可取的。例如，医疗锐器在单次使用之后常常变迟钝，所以随后的使用可能使患者不适。另外地，对医疗锐器的多次使用还可能减小锐器的强度，这可能引起潜在的破裂。进一步地，医疗锐器的重新使用使关于患者的卫生问题以及健康风险增加。而且，暴露的医疗锐器可能对患者、护理者、以及废物管理工作者造成健康风险。

用于储存使用过的针的锐器容器(在现有技术中为已知的)包含内部盒构件以及外部壳体构件。盒以及壳体各具有孔，所述孔的尺寸被设置成接收皮下注射针。盒以及壳体铰接地连接至彼此，以使得在打开位置中所述盒的孔与壳体的孔重叠并且针可被插入通过所述两个孔以凸伸至所述盒中。在针已经被插入至孔中之后，使盒以及壳体相对于彼此(例如以剪刀式运动)运动，以使得针被剪掉。在被剪掉之后，针落入至盒中，用于进行储存以及随后的处理。传统上，锐器容器为大的红盒，并且医疗锐器的插入为相对容易的，但是医疗锐器的从那里的移除为显然地困难的。

butler的美国专利第6,545,242号公开一种装置，其在针的一部分的插入之后将针的至少一部分加热至大约1750℃，并且接着将针剪断，将一部分留在针保持件或针座中。相似地，piva的美国专利第5,545,869号公开一种装置，其使刀片或者针的一部分熔化并且将刀片或针的残余部分切断，将刀片或针的一部分留在针/刀片保持件或针座中。另外地，germain的美国专利第4,867,309号公开一种装置，其通过针杆来保持针以及它的保持件或者针座，以使得使用者可将针座从注射器扭断，或者在针座通过摩擦配合安装于注射器上的情况下将针座拉掉。

然而，对于这些装置中的每一个，针的一部分保持于针保持件中。因此，针刺伤害的可能性可能仍存在。另外地，针保持件必须被作为医疗废物处理，并且不能被重新利用。因此，将针完全地移除的改进的医疗针移除装置为所需要的。对所移除的针的存储也是需要的。

技术实现要素：

根据本实用新型的一个方面，感应加热被用来通过应用高频振荡磁场使金属医疗锐器与它的保持件分离，所述高频振荡磁场在所述锐器中激起涡电流以及电阻加热。感应加热的使用为有利的，因为它并不需要电路与锐器或锐器的保持件之间的直接接触，并且所述加热还可起作用以对所述锐器灭菌并且因此在使所述锐器与它的保持件分离同时使锐器的危险性更小。

可以以很多方式实现锐器与该锐器的保持件的分离，比如通过使锐器的全部或部分熔化，通过局部地加热锐器以使得它可被更容易地切断或断裂，通过使用加热过的锐器来使将锐器附接至该锐器的保持件的粘合剂软化或熔化，或者通过使用加热过的锐器来使保持件自身的邻接的塑料材料软化或熔化。这些方法可单独地或者与彼此组合使用，并且还可与机械分离方法组合使用。

使用感应加热来使金属医疗锐器与它的保持件分离的一个挑战是，难以将足够的射频(rf)能量集中于小的金属体(比如笔针插管)中，以在相当地短的时间段中产生所需的软化或熔化温度。长的通电时间是不可取的，不仅因为它们对于使用者而言是不方便的，而且因为它们可能引起感应线圈的过热。

另一个挑战是，虽然感应加热在近距离处能够最有效地运行，但是某些类型的锐器保持件(比如笔针针座)相对于金属锐器自身在物理上为较大的，并且在物理上阻止感应线圈被定位成足够靠近于锐器，用于进行有效的能量传递。

可使振荡频率和/或幅度增加，以在给定的时间段中将更多的射频能量传递至金属锐器，但是高的频率和/或振荡的使用可能引起不合乎要求的射频辐射并且在某些情况下还可能需要监管批准。

根据本实用新型的方面，以多种方式应对这些挑战。在一个方面中，使用特殊形状的感应线圈来使至金属锐器的射频能量传递的效率最大化。所述线圈具有由具有不同的直径的两个轴向地相间隔的部分所限定的阶梯形形状，并且对将射频能量集中于金属笔针插管(其安装于具有相似的阶梯形形状的针座中)中为有用的。

本实用新型的另一个方面为对免执照的工业频带、科学频带以及医学(ism)频带中的振荡频率的使用，所述振荡频率容许有效的能量传递而不会引入管制要求或者要求针移除装置的设计在这些频率下阻止所有不合乎要求的射频辐射。

本实用新型的又一个方面在于利用射频“集肤效应”，其为交流电(ac)(在本示例中由感应线圈所引起的涡电流)集中于导体(电流在其中流动)的表面附近的趋势。这种效应在更高的频率下变得更显著。

由于很多类型的医疗锐器被设计成使得它们的外表面被安装或者结合至塑料保持件中，集肤效应在将射频能量有效地引导至金属锐器的、需要加热以便将锐器从它的保持件释放的特定的部分(亦即，金属/塑料界面)为有利的。

附图说明

结合附图，根据以下具体描述，将更容易地理解本实用新型的实施例的另外的方面以及优点，其中：

图1和2为根据本实用新型的实施例的金属锐器移除和存储装置的立体图和剖视图；

图3和4为示出图1和2的示例性装置的操作的立体图和剖视图；

图5和6(包括附图6a、6b)为用于图1和2的示例性装置的电气控制电路的第一实施例的方块图和示意图；

图7和8(包括附图8a、8b)为用于图1和2的示例性装置的电气控制电路的第二实施例的方块图和示意图；

图9为示出图7和8(包括附图8a、8b)的电气控制电路的操作的流程图；以及

图10a和10b示出在图1和2的示例性装置中所使用的磁感应线圈的两种可能的形状。

在这些图中，使用相同的参考编号来表示相同的部件以及构件。

具体实施方式

现在将具体地参考本实用新型的、在附图中被示出的实施例，其中在这些图中相同的参考编号指的是相同的元件。在本文中所描述的实施例通过参考附图举例说明、但是并不限制本实用新型。

本实用新型所属领域的技术人员应当理解的是，本实用新型在它的应用方面并不限于构件的、在以下描述中所阐述的或者在附图中所示出的构造细节以及布置细节。本文中的实施例能够具有其它实施例，并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解的是，在本文中所使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应当被认为是限制性的。在本文中对“包含”、“包括”、或者“具有”以及其变形的使用意味着包含其后所列的元件以及其等同形式以及另外的元件。除非另外限定，否则术语“连接”、“联接”、及“安装”、以及其变形在本文中被广泛地使用并且包含直接的以及间接的连接、联接、以及安装。另外，术语“连接”以及“联接”以及其变形并不限于物理或机械连接或联接。进一步地，比如“向上”、“向下”、“底部”、以及“顶部”的术语为相对性的，并且被用来帮助示例说明，但是并非限制性的。

图1为根据本实用新型的实施例的示例性的医疗锐器移除和存储装置100的立体图，并且图2为装置100的剖视图。在下文中总结并且在于2017年7月7日提交的美国临时专利申请第62/529,926号中更具体地描述装置100的机械构造以及操作，所述美国临时专利申请被通过引用全文并入本文中。

示例性装置100适于与通常与可重复使用的笔注射器一起使用的类型的一次性的笔针一起使用，但是还可与其它类型的医疗锐器一起使用。如图中所示，装置100包含主体102以及加热单元104。根据一个实施例，加热单元104包含能量源106(比如电池106等等)、感应线圈108、以及能电气地连接至能量源106和感应线圈108的控制器110。控制器可包含印刷电路板，并且可具有比如存储器片以及微处理器的电路板构件。装置100还包含：固定地设置于主体102中的接收单元114；夹头122；锐器接收容器或者室124；第一和第二偏置单元130和132；门构件134，以及滑动件或使用者界面136。在一个实施例中，锐器接收容器124能被从主体102移除。

图3和4示出医疗锐器移除和存储装置100的操作。在图3中，使用者将连接至笔注射器138的笔针140插入至接收单元114的接收部分116中。笔针140包含塑料针座142以及由金属(比如不锈钢)所制成的医疗锐器或针插管144。笔针的花键接合所述接收部分116的内部花键120，以抵制笔针140的旋转，以使得使用者可将笔注射器138从笔针140旋下以及将笔注射器138移除，将笔针140留在接收单元114的接收部分116中。

当使用者将笔针140插入至接收单元114中时，接收单元114的接收部分116接收针座142，并且夹头122接收针144。当使用者将笔针140插入至接收单元114中时，打开的夹头122接收针144。在使用者将笔针140插入至接收单元114中之后，使用者通过使门构件134相对于主体102向前滑动而将门构件134关闭。关闭的门构件134有助于将笔针140保持于接收单元114中，并且检测门构件134的关闭位置以使控制器110能够使感应线圈108通电。例如，可存在连接至控制器110的物理或光学传感器182，其在门构件134在相对于主体102的预定的位移之后到达关闭位置时被触发。替代地，门构件134可具有电气接触件，其完成电路的、至控制器110与感应线圈108之间的一部分。可利用使控制器110能够使感应线圈108通电的其它方法而不脱离本实用新型的范围。除了这些特征之外，门构件134的下表面设置有优选地呈金属箔或条的形式的导电衬层135，该衬层连接至地面或者控制器的参考电位。这提供屏蔽功能，由此在装置运行时减小来自感应线圈的不合乎要求的射频辐射。

在使用者将门构件134关闭之后，使用者使滑动件或者使用者界面136沿第一方向(如在图4中通过箭头示出的)向下滑动。虽然使用者界面136被显示为滑动件136，但是本实用新型所属领域的技术人员将理解的是，可利用其它使用者界面(比如释放按钮)而不脱离本实用新型的范围。

如图2和4中所示，第二偏置单元或弹簧132设置于夹头122的下部凸缘的顶部上并且第一偏置单元或弹簧130设置于所述凸缘下方。在夹头122移动之前，第一弹簧130朝向接收单元114偏置夹头122。在图4中所示的初始状态中，第二弹簧132还远离接收单元114地偏压夹头122。在该初始状态中，第一弹簧130或第二弹簧132都不偏置夹头122。本实用新型所属领域的技术人员将理解的是，通过适当地设置第一和第二偏置单元130和132的大小，可为使用者为了操作所述装置100在滑动件136上所施加的力提供所期望的力曲线。

使用者界面或滑动件136联接至夹头122。在一个实施例中，使用者界面或滑动件136直接地联接至夹头122。在另一个实施例中，另一个元件(比如第二偏置单元或弹簧132)设置于使用者界面或滑动件136与夹头122之间，并且将滑动件136的移动转化成夹头122的移动。

使滑动件136移动预定距离致使夹头122夹持针144并且还启动加热单元。根据一个实施例，装置100包含联接至控制器110的机械或光学传感器184，以确定滑动件或使用者界面136的预定的移动发生的时间，以用信号通知控制器110来完成电路以及将高频电流供应至感应线圈108。替代地，滑动件或使用者界面136可具有电气接触件，其完成从能量源106至感应线圈108的电路，使控制器110能够控制能量的、至感应线圈108的供应。

将能量供应至感应线圈108在感应线圈108的中间生成强的、振荡磁场。由于金属医疗锐器(亦即，不锈钢笔针插管144)存在于线圈108内，振荡磁场在金属医疗锐器中引起电涡流，其继而引起对锐器的电阻加热。所述加热使将医疗锐器144与保持件142(在本示例中，塑料笔针针座142)连接的粘合剂和/或塑料软化和变弱。在图4中最好地看到感应线圈108的优选的构造，特别地包括与更小的直径的下部线圈部分162轴向地相间隔的更大的直径的上部线圈部分160的构造。该阶梯形线圈形状与典型的笔针的阶梯形远侧构造相似，并且使由线圈所产生的射频能量能够被尽可能接近地应用至金属针插管144与塑料针座142之间的界面处的粘合剂和/或塑料材料。

由于夹头122被使用者所施加至滑动件136的力向下推动，一旦感应加热使针144与针座142之间的连接充分地软化和变弱以允许针144相对于针座142移动，仍然夹持着针144的夹头122就向下拉动针144并且将针144拉离针座142。当夹头122在接收单元114的柱状部分118的内部的锥形段中向下行进时，被施加至夹头的锐器接收部分的径向地向内的力以及因此夹头对针144的夹持降低。换句话说，锥形段的锥形形状允许夹头122在它沿第一方向(亦即，在附图中向下)行进时扩张。锥形段的定位被选择成使得仅仅在针已经被完全地拉离塑料针座142之后容许夹头122膨胀以将针144释放。

根据一个实施例，相当突然地实现其中感应加热使针144与针座142之间的连接充分地软化和变弱以允许针144相对于针座142移动的状态，并且夹头122将动量施加至针。一旦夹头122的夹持充分地减小，夹头122就将针144释放，并且针144的动量将该针携带至锐器接收容器124中。

随后，使用者将被施加至滑动件136的向下的力释放，并且第一弹簧130使夹头122以及滑动件136返回至图2和4中所示的初始位置。替代地，使用者可使滑动件136(以及由于夹头与滑动件的联接因此使夹头122)返回至图2和4中所示的初始位置。

根据一个实施例，控制器110将能量供应至感应线圈108达预定量的时间。替代地，控制器可基于滑动件136或夹头122的位置(例如，经由先前所描述的传感器或电气接触件，或者经由不同的传感器)控制至感应线圈108的能量供应。

一旦针144与针座142分离，使用者就可将门构件134打开并且将针座142从装置100移除，以进行处理或回收利用，而针144被安全地布置于锐器接收容器或室124中。在针144与针座142分离之前被应用至针144的加热(虽然为短促的)可能具有对针144灭菌以及因此在任何随后的操作或者处理期间使它的危险性更小的效果。锐器接收容器124的开口可设置有橡胶隔膜类屏障或者鸭嘴阀，其在容器124附接至装置100的主体102时通过楔形物或锥形物打开，使针144能够进入容器124。当容器124被移除以进行处理时，所述隔膜或阀将弹跳关闭，以使得针144以及容器124中的任何其它分离的锐器被保持于其中并且不能掉出。

在图1-4的所示例说明的示例中，医疗锐器为金属笔针插管144并且保持件为塑料笔针针座142。但是还可使用装置100分离其它医疗锐器以及保持件。通常，可通过装置100容置具有潜在地危险的金属锐器构件(其需要与塑料保持件分离并且被盛装以进行处理)的任何医疗装置。例如，可使金属柳叶刀、探针或者套管针与它的把手分离，可使金属针插管与桩式注射器或者与被安装至注射器的针座或保持件分离，以及可使金属导管导入针与它的针座或保持件分离。门构件134中的切口146(在图1中最好地看到)容置柳叶刀、探针或者套管针把手、注射器或者导管导入件，而装置100用来使医疗锐器与它的保持件分离，并且仍然允许门构件134关闭。相似地，可改变接收单元114的形状以通过在接收单元114与塑料保持件或把手(金属锐器附接至其)之间提供滑动配合而容置这些不同类型的医疗装置。

主体102、接收单元114、夹头122、门构件134、滑动件136、以及锐器接收容器124可由塑料制成，比如聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚碳酸酯(pc)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、或者聚醚醚酮(peek)。不同的构件可由不同的塑料制成。优选地，夹头122为陶瓷、或者由金属(比如铝)制成。

本实用新型的实施例(具有感应线圈)在如下这样的情况中是特别地有用的：在该情况中直接进入医疗锐器上的多个接触点是困难的，因此使导电加热机构的可实现性更小。

本实用新型的实施例提供一种便携式的个人锐器容器以及移除装置，其容许对受污染的锐器的安全的容纳以及处理，并且可改进针的使用者的针处理合规性。

本实用新型的实施例可通过以下方式运行：移除注射装置(例如，笔针或者注射器但是并不限于其)的仅仅金属锐器部分并且将金属锐器部分保存于装置内部同时容许使用者将塑料的非锐器构件作为普通垃圾或者可回收利用的成分丢弃。本实用新型的实施例可通过在例如将医疗锐器粘附至保持件的粘合剂珠附近感应地生成强的高温区域连同“拉出(pull-out)”机构实现该效果。

在本实用新型的实施例中，可通过感应加热结构实现加热。通过这样的机构，不必使加热机构直接地接触针。然而，还可以以其它方式实现加热，比如通过直接地接触医疗锐器的加热元件，或者通过接触医疗锐器以完成电路以将电流传递通过医疗锐器。参见，例如，共同地转让的美国专利第8,829,394号、第9,579,469号、以及第9,802,006号，所述美国专利的全部内容被通过引用明确地并入本文中。

在本实用新型的某些实施例中，装置100具有耐用的构件以及一次性的构件。耐用的构件利用电源，比如电池(可再充电的或者另外的)。可将指示器包含至装置中，所述指示器在插管保持隔室已经达到一定的容量时警告使用者。可使用相似的特征来管理电源要求，比如电池替换或再充电。可利用一次性的构件(室或者锐器接收部分)直至已经将足够的数量的针导入至所述室中，在此之后它可被拆卸以及适当地处理。适当的处理可包含各种选择，例如，可将一次性的构件邮寄至制造商或者单独的废物管理实体，或者可将一次性的构件丢弃于适当的医疗废物容器中。优选地，可获得对一次性的构件的更换以继续将耐用的构件用于随后的医疗锐器移除。

图5为用于图1和2的装置100的第一示例性电气控制电路的方块图。加热单元104可被构造成电源子系统112，其包含能量源106以及dc斩波器型升压变换器电路113。根据一个实施例，升压变换器电路113以及感应加热谐振电路115为控制器110的部分。在一个实施例中，能量源106包含一个或多个电池，比如串联地连接的两个3.7伏特的锂离子电池。升压变换器电路113将两个串联地连接的锂离子电池的7.4伏特的dc输出变换为28伏特的dc输出。本实用新型所属领域的技术人员将理解的是，可利用其它电池构造或者其它类型的电池而不脱离本实用新型的范围。根据一个实施例，能量源106能被从主体102移除，并且为可更换的。虽然在图5中未示出，但是可通过先前所提到的传感器182、184中的一者或两者、或者以其它某些方式控制电源子系统112，以使得它仅仅在使用者已经将医疗锐器适当地插入并且已经启动夹头122时将电力应用至感应加热谐振电路115。

图6(包括附图6a、6b)为图5的电气控制电路的具体示意图。电压参考电路170利用齐纳二极管u2来产生控制感应振荡器(振荡电路)的频率的低电压参考。该电压参考被作为输入提供至振荡器驱动电路172，其利用运算放大器(opamp)u1结合所示例说明的微调电阻器以及电容器来产生所期望的27mhz的振荡频率。运算放大器u2的输出被作为输入应用至驱动(放大器)电路174，该驱动(放大器)电路使用双极晶体管q1和q2来将所期望的输出功率(大致60瓦特)提供至耦合变压器176。耦合变压器176将电压升压以及阻抗匹配提供至针移除装置100的磁感应加热线圈108。供电电源178过滤并且缓和来自组成28伏特的电源子系统112的电池106以及升压变换器电路113的28伏特的dc输出。

应当指出的是，可使用除了27mhz以外的频率，具有对驱动电路以及感应线圈几何形状的相对应的改变。例如，43mhz为另一种免执照频率，其适合于在本实用新型中使用。通常，免执照ism频带中的频率为优选的，但是这并非为必要的。

图7为用于图1和2的装置的第二示例性电气控制电路的方块图。在该电路中，使用微控制器单元(mcu)180来控制电路的功能，包含改变谐振电路的振荡频率以及检测各个传感器以及探测器182-188的状态。图8(包括附图8a、8b)为本实施例的具体示意图，其中电压参考电路170被删除并且被从来自mcu180的数字模拟转换(dac)输出取代。线路181上的电压电平控制磁感应线圈108的振荡频率以及因此控制被应用至锐器(正在使其与它的保持件分离)的射频功率的量。mcu从用于探测门构件134的位置的传感器182、用于探测滑动件136的位置的传感器184、针插入探测器186、以及针大小探测器188接收输入。在某些实施例中可将传感器186和188组合成单个传感器。联接至电源子系统112的电压调节器190将所需的dc电源电压提供至mcu180。

图9为描述图1和2的、在设置有图7和8的基于mcu的控制电路时的装置100的操作的流程图。当在数字200指示处从休眠状态苏醒时，mcu在数字202指示处检查以通过探测针插入探测器186的状态来确定针是否已经被插入，所述针插入探测器186可采取电子(例如，感应的或者电容性的)传感器、机械传感器或者光学传感器的形式。若针已经被插入，则mcu接着在数字204指示处核实用于门构件134的安全联锁装置182是否已经被启动。在夹头122在数字206指示处已经被锁定至笔针插管144上之后，mcu在数字208指示处检查插管的大小(规格)，以确定它是大的还是小的。使用针大小探测器188进行这一操作，针大小探测器188也可采取电子(例如，感应的或者电容性的)传感器、机械传感器或者光学传感器的形式。如先前已经提到的，可将传感器186和188组合成单个传感器。若确定针具有小规格，则mcu在数字210指示处应用更高的升压变换器频率以及电压达更短的时间段(例如，2秒)，然而，若确定针具有大规格，则mcu在数字212指示处应用更低的升压变换器频率以及电压达更长的时间段(例如，3秒)。由于针充当谐振天线，这些参数为相应的针大小产生最佳的谐振以及感应耦合。在这两种情况下，若确定电流消耗过多(可经由温度传感器或通过对电流消耗的直接测量进行该确定)，mcu具有在数字214、216指示处提早将振荡关闭的能力。在预定的工作周期之后(按时)，在数字218指示处通过mcu结束至感应线圈108的输出，在数字220指示处将插管144移除，在数字222指示处将夹头122机构释放，在数字224指示处生成可听见的或可看见的完成信号并且将至控制电路的电源关闭，以及处理器在数字226指示处重新进入休眠状态。

图10a为感应线圈108的具体视图，其示出更大的直径的上部线圈部分160以及轴向地相间隔的、更小的直径的下部线圈部分162，二者在侧视图中共同为线圈提供阶梯形形状。虽然该线圈形状为优选的，但是其它线圈几何形状为可能的。例如，在图10b中示出圆锥形几何形状，其中感应线圈108’从顶部228至底部230沿轴向方向更逐渐地变窄。

虽然已经示出并且描述了本实用新型的仅仅几个实施例，但是本实用新型并不限于所描述的实施例。相反，本实用新型所属领域的技术人员将理解的是，可对这些实施例做出改变而不脱离本实用新型的原则和精神。在本文中所公开的实施例和/或元件中的任何一个可与彼此相组合以形成未具体地公开的各个另外的实施例，只要它们不互相矛盾。特别地值得注意的是，本实用新型所属领域的技术人员可容易地以许多其它的方式对已经在上文描述的各个示例性实施例的各个元件的各个技术方面进行组合，所有这些被认为是在本实用新型的范围内，本实用新型的范围由所附权利要求以及它们的等同形式限定。