УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ СОСТАВА ЖВАЧНОМУ ЖИВОТНОМУ Российский патент 2000 года по МПК A61D7/00 

Настоящее изобретение относится к устройству для введения состава в рубец жвачного животного через его пищевод и удержанию его в рубце продолжительный период времени для непрерывного ввода биологически активного вещества или состава, содержащегося в капсуле, и может быть использовано, в частности, в животноводстве.

Из публикации EP N 0079724 от 25.05.83 известно устройство, выполненное в виде капсулы, включающей полый цилиндрический корпус, имеющий с одной стороны открытый конец, поршень-плунжер, приводимый в движение пружиной для подачи твердого терапевтического состава, содержащегося в корпусе, по направлению к открытому отверстию, кольцевой фланец (буртики) по кромке отверстия, препятствующий выталкиванию твердого состава приводным устройством и два упругих эластичных крыла фиксатора, которые укреплены на крышке, перекрывающей цилиндрический корпус с другой стороны, и имеющей внутри два перекрещивающихся ребра.

Недостатком этого устройства является то, что крышка соединяется и удерживается внутри полого корпуса с помощью сварки. При этом сварка зачастую оказывается неэффективной и допускает поступление воды и желудочного сока в капсулу. В качестве терапевтических составов используются гигроскопические вещества, которые разбухают в присутствии воды и зачастую разрывают капсулу. Некачественное сварное соединение, приводящее таким образом к разрыву капсулы, крайне нежелательно, поскольку внезапный выпуск всего терапевтического состава, рассчитанного на постепенный его выпуск, может послужить причиной гибели животного.

Другим недостатком в применении такого устройства является наличие в крышке вентиляционных отверстий. Вентиляционные отверстия необходимы для предотвращения образования вакуума при освобождении капсулы. Перед и во время освобождения капсулы через вентиляционные отверстия может проходить смазочный состав. Потеря смазки через вентиляционные отверстия нежелательна. Смазка работает как уплотнитель и создает защитную пленку. Любая потеря смазки приводит к непредвиденным потерям терапевтического состава.

Другой трудностью, сопряженной с применением этого устройства, является то обстоятельство, что фланцевая кромка поршня не обеспечивает хорошего уплотнения. Плохое уплотнение способствует проникновению в капсулу влаги, вызывая повышенное трение при движении поршня. Это трение является причиной непредвиденных потерь терапевтического состава. Кроме того, выход из строя поршня может привести к проникновению влаги в капсулу, что вызывает разбухание терапевтического состава и увеличение трения.

Существует потребность в создании устройства для удерживаемой выпускной капсулы, которая бы оставалась герметичной в течение времени пребывания в рубце, способной к непрерывной подаче терапевтического состава или препарата, способствующего росту пасущихся жвачных животных, в том числе крупного рогатого скота или овец.

В основу изобретения положена задача создать устройство для введения состава животному, содержащее капсулу с улучшенной герметизацией и более легким ходом поршня, чтобы обеспечить непрерывную выдачу терапевтического состава из капсулы.

Указанная задача решена благодаря тому, что устройство для ввода состава жвачному животному включает цилиндрическую капсулу, имеющую выпускное отверстие на одном конце и закрытую с другой стороны, поршень, расположенный внутри корпуса, перемещаемый к выпускному отверстию витой пружиной, причем один конец этой пружины упирается в поршень, а другой в наконечник, имеющий центральную цилиндрическую часть с конусом на конце и кольцевую поверхность на другой части наконечника, причем скругленный конец наконечника вставлен в пружину, а кольцевая поверхность располагается между пружиной и закрытым концом капсулы.

Настоящее изобретение позволяет разрешить трудности создания удерживаемой выпускной капсулы с более надежным уплотнением. Это достигается мерами, предотвращающими какой-либо контакт желудочного сока со стержнем состава по всем его поверхностям за исключением выпускного отверстия. По мере ввода состава и продвижения остаточного стержня состава по направлению к выпускному отверстию, полость за стержнем в капсуле имеет тенденцию заполняться желудочным соком, который может привести к разбуханию или разрушению стержня внутри капсулы.

В предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения эта трудность разрешена и таким образом лучше решен вопрос ввода с более равномерной доставкой в течение длительного периода времени.

В примере осуществления изобретения в качестве привода состава используется спиральная пружина, ее вращение предотвращается благодаря установке внутри пружины направляющего элемента.

Изобретение поясняется более подробно на примерах исполнения с помощью чертежей, на которых представлены:
фиг. 1 - продольный разрез капсулы согласно настоящему изобретению с крыльями фиксатора, показанными сплошными линиями в их обычном раскрытом положении и пунктиром в сложенном положении, в котором они с капсулой вводятся через пищевод.

Фиг. 2 - сечение 2-2 капсулы по фиг. 1.

Фиг. 3 - вид капсулы со стороны крыльев фиксатора и ее передней части.

Фиг. 4, 5 и 6 - сечения 4-4, 5-5 и 6-6 крыльев капсулы, представленных на фиг. 3.

Фиг. 7 - в увеличенном масштабе разрез капсулы фиг. 1 с частичным разрывом корпуса и деталями передней части капсулы в частично разъединенном виде.

Фиг. 8 - в изометрии приспособление для введения капсулы через рот в пищевод быка.

Фиг. 9 - вид сбоку крыльев фиксатора и передней части капсулы.

Фиг. 10 - разрез заглушки.

Фиг. 11 - разрез поршня продольной плоскостью.

Фиг. 12 - наконечник, который может применяться для исключения вращения пружины.

Фиг. 13 - деталь продольного разреза корпуса с конической посадочной поверхностью.

На фиг. 1-7 показана удерживаемая выпускная капсула 8, имеющая трубчатый корпус 10, в котором заключен твердый стержень или втулка биологически активного состава 32. Корпус 10 имеет цилиндрическую трубку 16, заканчивающуюся плавной завальцовкой стенок на конце 18 выпускной стороны капсулы. Для управляемого поступления желудочного сока к составу, помещенному в капсуле, завальцованный конец 18 имеет зауженное по диаметру выпускное отверстие 20. Для подачи стержня 32 к выпускному отверстию 20, а также организации подачи состава к выпускному отверстию в течение продолжительного времени в капсуле имеется поршень 36, который перемещается, нажимая на состав 32, к отверстию 20 под действием витой пружины 38.

Для обеспечения уплотнения между стержнем или составом 32 на конце 18 стенки и таким образом контролируемого доступа желудочного сока к составу на конце стенки выполнено выпускное отверстие. Контуры 17 этого отверстия по периферии примыкают к плавно очерченной поверхности 19. Заряд или стержень биологически активного состава через свой утоненный конец с поверхностью 34 открыт через отверстие 20 для доступа желудочного сока. Боковая поверхность 19 обеспечивает начальное герметичное сопряжение с краями конца заранее спрофилированного стержня состава, а также поддерживает это периферийное уплотнение и направление концевой части заряда к центру по направлению к выпускному отверстию. Ширина поверхности 17, контактирующая с утонченным концом заряда, а также растворимость и текучесть заряда могут меняться для управления процессом выхода заряда к выпускному отверстию 20 и, таким образом, имеется возможность управления темпом ввода состава из капсулы. Внутренний конец заряда при этом может быть защищен от контакта с желудочным соком как за счет герметичности стороны капсулы, противоположной концу с выпускным отверстием, а также благодаря использованию уплотняющего поршня, который будет детально описан ниже.

Для удерживания капсулы внутри рубца животного, которому она была введена, она снабжена некоторым количеством удерживающих крыльев 44. Как показано на фигурах и рекомендуется настоящим изобретением, крылья 44 соединены с трубчатым корпусом на конце, противоположном выпускной стороне и обычно называемом передним концом. В примерах осуществления изобретения, проиллюстрированных на фигурах, выполнены два элемента по существу объединенных в одно крыло 14.

Для управления сгибом удерживающих крыльев в том месте, где они соединены с корпусом и таким образом для снижения напряжений в них корпус имеет криволинейную поверхность 26 (см. фиг.9), обращенную в сторону крыльев, такую, что когда крыло пригибается по направлению к корпусу, контакт происходит по поверхности 26, что обеспечивает сгиб крыла по плавной дуге, а не резко только в точке соединения. В проиллюстрированном примере осуществления изобретения противоположный от выпускного конец капсулы закрыт полусферической заглушкой 12, зацело с которой выполнены крылья. Сферическая внешняя поверхность заглушки позволяет добиться нужной кривизны поверхности.

Как видно из фиг. 7, передний конец трубки 16 имеет со стороны отверстия 22 выточки 24, в которые входят соответствующие пояски на заглушке 12. Такая заглушка имеет полусферическую сторону, соединенную со сферической частью 28, имеющей предпочтительно два выступающих пояска 30, которые после введения заглушки через отверстие 22 трубки и ее соединения садятся в выточки 24, механически соединяя заглушки 12 и корпус. Обычно использование двойных поясков обеспечивает плотное соединение заглушки 12 с корпусом и таким образом предотвращает поступление жидкости в капсулу. Хорошее уплотнение обеспечивает также предотвращение утечки из устройства силиконовой смазки во время его упаковки, хранения и транспортировки. Заглушка 12 кроме того может иметь уплотнительное кольцо в виде кольцевого пояска 31 между указанными ранее поясками (не показан на фиг. 7, см. фиг. 9 и 10). В одном из примеров осуществления изобретения этот уплотнительный поясок имеет треугольное поперечное сечение и меньшую высоту в радиальном направлении чем кольцевые пояски 30. Трубка 16 содержит вводимый заряд, выполненный в виде цилиндрического сердечника 32 заранее заданной формы, как показано на фиг.1, со скругленной поверхностью 34, образующей в первоначальный момент уплотнение по внутренней поверхности 19 трубки. На фиг.7 расходуемый конец заряда 32 показан в виде, который он приобретает при использовании, в процессе которого он расходуется за счет растворения и поглощения желудочным соком и поджимается к выпускному отверстию 20 по заплечикам 18. Желательно, чтобы сферическая заглушка 12 имела внутри два перекрещивающихся ребра 40, которые образуют плоское седло для посадки противоположного (от выпускного отверстия) конца пружины 38.

Удерживающие капсулу крылья 14 зацело соединены с заглушкой 12 вблизи центральной оси корпуса капсулы на центральной части сферической стенки 26 соединительной частью 42, которая расположена в зоне, близкой к оси капсулы. Крыло 14 по существу по касательной отходит от сферической заглушки 12 в районе центральной оси и имеет направленные во внешние стороны от точки соединения полукрылья 44, как показано на фиг.1 и 3. Так, в иллюстрируемом примере осуществления изобретения крылья образуют угол в 90^o по отношению к оси корпуса. Для снижения напряжения в крыльях (при их сгибе) каждое из них должно быть расположено примерно под углом от 75 до 90^o по отношению к оси корпуса. Крылья способны благодаря гибкости сгибаться по криволинейной сферической внешней поверхности заглушки 12 и занимать положение вдоль по стенкам втулки или трубки таким образом, чтобы в момент ввода капсулы через пищевод в рубец животного диаметр эффективного сечения (миделя) не намного превышал диаметр самой втулки. Когда капсула выходит из пищевода в рубец, полукрылья 44 крыла 14 упруго раскрываются до своего наиболее развернутого положения, чтобы исключить возможность обратного движения капсулы через пищевод и таким образом осуществляется ее удержание от выхода из полости рубца.

Отходящие в стороны по существу под прямым углом полукрылья 44 рассматриваются наиболее подходящим средством как в отношении предотвращения булькания капсулы в пищеводе, так и снижения напряжений изгиба полукрыльев в рубце, в этой Т-образной конфигурации лучше нежели чем в других капсула имеет способность к сгибу полукрыльев по отношению одно к другому и к корпусу. Более конкретно такая конструкция и действия наиболее подходящи для сгиба крыльев в положение, которое позволяет переднему концу капсулы войти в пищевод.

Крыло 14 по возможности усиливается и делается таким, чтобы полукрылья 44 с готовностью сгибались в заднее положение вдоль по капсуле чем в переднее, т.е. противоположное направление, от капсулы, как было бы нужно для обратного выхода капсулы из пищевода. В некоторых случаях крылу при его приварке придается изгиб по дуге, чтобы полукрылья 44 оказались отогнутыми по направлению к капсуле, тем более, что в этом случае требуется легче сгибать их к стенкам капсулы, чем вращать в противоположном направлении.

Центральная часть крыла усилена и имеет асимметричное сечение, чтобы затруднить перегиб полукрыльев в переднее положение. Как показано асимметричная конфигурация сечения достигается устройством продольных ребер жесткости по внешней поверхности крыла. Так например, как показано на фиг. 3-6, за основу взята прямоугольная форма фиг.4. В сторону внутрь от сечения 4 крыло в сечении имеет два ребра 46 по его краям, как показано на фиг.5, которые занимают крайнее положение по краям трубки 16. Еще ближе к центру крыло снабжено центральным более коротким ребром 48, которое переходит в зону 42 крепления крыла к стенке 26 заглушки. Протяженность центрального ребра 48 должна быть значительно больше длины внешнего контура сферической поверхности 26, когда крылья согнуты в убранное положение ввода, как показано на фиг. 8. Ребра 46 и 48 усиливают крыло 14 против его сгиба вперед и таким образом обеспечивают большую жесткость при изгибе вперед чем при сгибе назад, что требуется, чтобы крылья могли занять положение по бокам трубки 16 капсулы.

В конкретном примере осуществления изобретения капсула для применения при работе с крупным рогатым скотом имеет втулку длиной приблизительно 145,2 мм и внешний диаметр 33,35 мм, а крыло ширину 12,9 мм и длину 162,5 мм с боковыми ребрами 46, занимающими около 90% от длины всего крыла и центральное ребро 48 половину длины боковых ребер, причем крыло укреплено на заглушке круговой зоной диаметром около 11,2 мм.

Это конфигурация и конструкция крыла и его относительное положение по отношению к криволинейной поверхности конца капсулы, образованного сферической стенкой 26, не только облегчают ввод капсулы через пищевод и ее удержание в рубце, но также и обеспечивают возможность для капсулы противостоять условиям, в которых она будет находиться в рубце длительное время. В рубце капсула и крыло подвергаются не только химическим и биологическим воздействиям, которым они противостоят, но также и постоянным механическим нагрузкам и напряжениям со стороны непереваренного корма в рубце и перемещениям рубца при нормальном потреблении, отрыжке и переваривании корма.

В предпочтительном примере осуществления изобретения капсула снабжена выступами 50, расположенными на каждой стороне крыла 14 на его поверхности, обращенной к заглушке. Пара выступов 50 расположена на полукрыльях таким образом, что когда крыло 14 сгибается в положение ввода, как показано на фиг. 8, выступы 50 приходят в контакт с частью сферической поверхности на сферической стенке 26. В нашем случае внутренняя стенка 27 заглушки 12 имеет две выточки 52 (см. фиг. 7). Благодаря этим выточкам уменьшена толщина внутренней стенки 27 для возможности образования окон 51. Окна 51 оказываются расположенными в соответствии с выступами 50, когда выступы 50 приходят в контакт с криволинейной поверхностью стенки 26. Выступы прокалывают отверстия, создавая вентиляционные окна.

Как показано, капсула довольно легко снаряжается при вставке цилиндрического стержня 32, заранее заданной формы, в трубку 16 корпуса 10, вставке поршня 36 и пружины 38 с тыльной стороны капсулы, а также сжатием пружины и запрессовкой заглушки 12 в открытый конец трубки 16 таким образом, что кольцевые пояски 30 заглушки садятся, замыкаясь в выточки 24 трубки, обеспечивая двойную фиксацию.

Перед такой сборкой желательно нанести легкую силиконовую смазку либо на внутреннюю поверхность трубки 16, либо на внешнюю поверхность стержня состава 32. Эта смазка обеспечивает начальное уплотнение, придает некоторую водостойкость формованному стержню и создает защитную пленку, чтобы предотвратить прилипание стержня к трубке. Это обеспечивает надежное скольжение стержня 32 внутри трубки и его начальное поджатие легкой пружиной 38 с уплотнением в заплечиках 18, обеспечивая таким образом в течение долгого периода постоянный выпуск состава капсулы через ее выпускное отверстие 20.

Капсула обычно соединяется из двух частей, из которых одна - трубка с выпускным окном, имеющая размеры, обеспечивающие легкий проход капсулы с заданным зазором и скользящую посадку поршня, а вторая выполнена в виде заглушки, образующей передний конец капсулы и несущей на себе в качестве неразъемной части фиксирующее крыло.

В некоторых случаях капсулы должны оставаться в рубце в течение продолжительного периода времени, поскольку в некоторых местностях скот перегоняется в течение этого периода и капсулы могут периодически вводиться в течение этого периода. Животные, которым вводятся капсулы, могут весить от 200 кг и более, а их рубец иметь объем более 100 л, и поэтому предусматриваемое присутствие некоторого числа капсул в течение длительного периода времени должно допускаться.

Ввод капсулы в рубец животного обычно выполняется приспособлением, показанным на фиг. 8-11. Такое приспособление включает трубку 60, имеющую открытый конец для приема капсулы 8 с ее крыльями 44, уложенными по бокам ее трубки. В этом положении выступы 50 обеспечивают проделывание окон 51 и действуют как пробки, предотвращающие проникновение воды или содержимого рубца. Трубка 60 укреплена на трубе 62, имеющей рукоятку 64, держась за которую, можно работать трубкой через рот животного для направления конца капсулы 8 в пищевод. Труба 62 снабжена тягой 66, имеющей плунжер 68 на ее переднем конце и тяговую рукоятку 70 на ее внешнем конце, воздействуя на которую, можно плунжером 68 выдвинуть капсулу 8 из трубки 60 в пищевод. При сложенных крыльях 44 капсула проходит часть пути по пищеводу, при этом движении капсулы по пищеводу в рубец стенки пищевода удерживают крылья 44 в сложенном положении, пока капсула не достигнет рубца. В рубце крылья раскрываются в их нормальное рабочее положение, показанное на фиг. 1, удерживая таким образом капсулу в рубце и одновременно открывая вентиляционные отверстия.

Когда полукрылья 44 крыла 14 сложены, как показано пунктирными линиями на фиг. 1, они искривлены по дуге большого радиуса, совпадающей с внешними контурами сферической стенки 26 капсулы таким образом, что в них не возникает напряжение текучести и поэтому полукрылья распрямляются из своего сложенного положения в рубце, энергично занимая диаметрально противоположные положения относительно оси капсулы по некоторой дуге, как показано на фиг. 1. В таком положении крыло создает по существу плоскую внешнюю поверхность, предотвращающую введение капсулы в пищевод и ее отрыгивание из рубца. Если капсула подойдет к пищеводу своим противоположным концом, то отходящее в стороны крыло с его повышенным сопротивлением к перегибу в прямое положение предотвратит возможность прохода капсулы через пищевод и ее отрыгивание в этом положении. Кроме того, расходящиеся крылья 44 направлены широко друг от друга и от капсулы, так что они испытывают сжимающее воздействие со стороны функционирующего рубца, который несколько поджимает полукрылья, пригибая их к капсуле, и они оказываются в несколько согнутом положении по отношению к друг другу и трубке.

Когда стержень состава 32 определенной формы впервые устанавливается в трубку, пружина 38 поджимает его конец к торцевой стенке (заплечикам) 18 трубки, ограничивая контакт желудочного сока только поверхностью 34 стержня. При нормальной работе этот желудочный сок подходит к концу стержня 32, размягчая и растворяя его, стержень вследствие этого подвигается пружиной 38 к отверстию 20 в торцевой стенке капсулы. Таким образом, в капсуле сохраняется уплотнение с торцевой стенкой 18 по широкой поверхности, как показано на фиг. 7, а поверхность доступа для желудочного сока к стержню 32 ограничена только размерами отверстия 20. Через эту поверхность состав 32 капсулы вводится в желудочный сок за счет ее смывания, эрозии и растворения. Тем временем движение желудочного сока или его компонентов в концевую часть стержня приводит к равновесию смягчающего материала на конце стержня, который оказывается в состоянии постоянного перемещения к выпускному отверстию под воздействием пружины 38. Это обеспечивает постоянный ввод медикаментов, содержащихся в стержне, в рубец в течение длительного периода времени. Скорость этого ввода частично зависит от стержня 32 состава, но в большей степени определяется конфигурацией торцевой стенки 18 капсулы, как это описано и проиллюстрировано на чертеже, а также конической поверхностью 17. Размеры отверстия и ширина и глубина конической части 17 могут быть изменены для изменения скорости ввода.

Как видно из фиг. 12, наконечник 71 выполнен для его установки внутри пружины 38. Кромка 72 отделяет торец пружины от перекрещивающихся ребер 40. В то же самое время кромка 72 предотвращает пружину от бокового смещения и обеспечивает легкость сборки. Наконечник имеет центральную цилиндрическую часть 77 со скругленным концом 76. Это предотвращает заклинивание пружины 38 в заглушке 12 или боковыми стенками 37 поршня 36. Соответственно пружина 38 навита на наконечник и не может быть зажатой между заглушкой 12 и трубкой 16 при сборке, особенно при изготовлении на автоматических линиях. Как видно из фиг. 12, наконечник 71 имеет впадину 73, кромку 72 и стенку 74. При одном из способов сборки наконечник 71 вставляется в пружину 38 и затем они совместно вставляются в предварительно смазанную трубку 16, в которой уже находятся стержень состава 32 и поршень 36. Таким образом, заглушка 12 может быть надета без задиров.

Весьма желательно защитить стороны и задний конец стержня 32 капсулы от контакта с желудочным соком, который может привести к интенсивному разбуханию стержня 32 к стенкам втулки и помещать его продвижение к торцевым стенкам 18 для обеспечения герметичного контакта в этом месте. Как видно из фиг. 11, поршень образован плоской торцевой поверхностью 35, цилиндрической боковой поверхностью 37, на которой выполнено несколько выточек 53. Смазка оказывается заключенной в полости выточек и обеспечивает уплотнение с внутренними стенками втулки при подаче материала стержня 32, при этом обеспечивается уплотнение стержня с торцевой стенкой 18 трубки. При использовании такого поршня 36 с лабиринтным уплотнением полость пружины за поршнем не герметизируется поршнем и таким образом должна быть уплотнена от проникновения желудочного сока.

Изобретение относится к конструированию устройств для введения лекарственных препаратов жвачному животному в рубец. Устройство содержит цилиндрическую капсулу, имеющую выпускное отверстие на одном ее конце и обычно закрытое на другом конце, поршень, расположенный в корпусе, перемещающийся к выпускному отверстию посредством спиральной пружины, причем один конец пружины опирается на поршень. Другой конец пружины опирается на кромку наконечника, который содержит цилиндрическую центральную часть со скругленным концом и навитой пружиной на нем, а кромка отделяет торец пружины от перекрещивающихся ребер. Улучшенная герметизация капсулы и легкий ход поршня обеспечивают непрерывную равномерную подачу лечебного состава из нее в течение длительного периода времени. 13 ил.

Устройство для введения состава жвачному животному, выполненное в виде капсулы, включающей полый цилиндрический корпус, открытый с одной стороны, при этом противоположный конец капсулы закрыт полусферической заглушкой, которая имеет внутри два перекрещивающихся ребра, содержащее также поршень, расположенный внутри корпуса и выполненный с возможностью перемещения по направлению к открытому концу под действием витой пружины, причем один конец пружины упирается в поршень, отличающееся тем, что другой конец витой пружины опирается на кромку наконечника, которая отделяет торец пружины от перекрещивающихся ребер, а сама пружина навита на наконечник, который имеет цилиндрическую центральную часть со скругленным концом, впадину и стенку.