ТОЧНЫЙ, ПРЕЦИЗИОННЫЙ МИКРОЛИТРОВЫЙ ДОЗИРУЮЩИЙ ШПРИЦ
ACCURATE, PRECISION MICROLITER DISPENSING SYRINGE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США № 62/323,341, «Accurate, Precise Microliter Dosing Syringe», поданной 15 апреля 2016 г., которая в полном объеме включена в настоящую заявку путем отсылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится к шприцам, в частности, к шприцам, которые могут доставлять дозы микролитрового объема.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Исследования показали, что неспособность стандартных шприцов доставлять точные и прецизионные дозы микролитрового объема обусловлена несколькими факторами. Наиболее распространенные шприцы, которые включают в себя такие компоненты, как цилиндрическая линза, плунжерный шток и уплотнение плунжера, предназначены для доставки миллилитровых доз и не могут доставлять дозу точно и прецизионно. Разброс доставки доз микролитрового объема с использованием обычного шприца часто обусловлен неспособностью пользователя точно отрегулировать расстояние перемещения плунжерным штоком. Расстояние перемещения регулируют установкой начала введения дозы и окончания введения дозы. Исследования показали, что обеспечение более четко определенных начала и окончания введения дозы может повысить точность доставки микролитровой дозы. Однако, этого не достаточно для обеспечения прецизионности. Расхождение результатов может объясняться изменчивостью от пользователя к пользователю и свойственными человеку ограничениями на установку пределов и разрешающую способность по расстоянию перемещения. Исследования показали, что упомянутый разброс может составлять до 20% от намеченной дозы. Кроме того, недостатки изготовления могут вызывать изменения, при создании зрительных ориентиров и маркировок, которые определяют ход плунжера. Данные изменения имеют пренебрежимо малое значение при доставке доз миллилитрового объема, но являются серьезным источником разброса, при доставке доз микролитрового объема.
[0004] Многие клинические и неклинические применения требуют доставки дозы микролитрового объема. Применения для доставки микролитровых объемов включают в себя доставку инъекционных лекарств в или на глаз, внутриклеточную доставку, доставку радиоактивных веществ, химиотерапию и т.п. Как точность, так и прецизионность важны с лекарствами, которые имеют небольшое терапевтическое окно, и в случае, когда недостаточные точность и прецизионность будут выводить количестве инъецируемого лекарства за пределы терапевтического окна. В некоторых случаях, неточность и расхождение результатов могут вызывать изменения биофизических свойств в месте инъекции, например, повышение давления, разрыв клеточных оболочек и т.п. В случае доставки микролитровых объемов лекарств, системы, которые не совместимы либо со стандартными фармацевтическими системами типа fill-finish (со стерильным заполнением и выполнением последующих операций), либо со стандартными компонентами предварительно заполняемых шприцов, могут быть непригодными. Исследования показали, что применение систем доставки микролитровых объемов лекарств для интравитреального введения с помощью только обычных компонентов предварительно заполняемых шприцов приводит к субоптимальному результату.
[0005] Независимо от того, является ли инъецируемое вещество или лекарство предварительного заправляемым или заправляемым пользователем, микролитровый дозирующий шприц должен быть в состоянии подготавливать иглу или любой другой канал доставки, чтобы обеспечивать вытеснение всего воздуха перед доставкой. Подготовка важна, чтобы обеспечить дозирование точной дозы, после того, как доза установлена. В случаях, когда лекарство является предварительно заправляемым (т.е. не заправляется конечным пользователем), возможность подготовки является крайне важной для обеспечения независимости точности вводимой дозы от точности заполнения лекарством.
[0006] Существует потребность в механизмах точной, прецизионной установки и доставки микролитровых доз, адаптируемых к обычным, коммерчески доступным шприцам и, тем самым, позволяющих обычным шприцам доставлять точные, прецизионные микролитровые объемы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, механизмы точного и прецизионного дозирования можно оснащать множеством конфигураций шприцов, в том числе: предварительно заполняемые (с предварительно присоединенной иглой, с присоединяемой пользователем иглой, с отводимой иглой и т.п.) и заполняемые пользователем. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, система включает в себя дозирующий механизм, который изготавливается и частично собирается независимо от шприца и затем соединяется со шприцом, чтобы обеспечить функциональные возможности плунжерного штока. По существу, функционирование механизма точного дозирования может включать в себя особенности, аналогичные особенностям плунжерного штока в обычном шприце, но с повышенной разрешающей способностью по установке дозы для точной и прецизионной доставки микролитровых доз.
[0008] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, система может включать в себя плунжерный шток с выступами и зубьями. Выступы на плунжерном штоке могут механически взаимодействовать с внутренней резьбой внутри барашковой гайки. Зубья плунжерного штока могут входить в зацепление с набором зубьев зубчатого колеса зубчатого механизма. Аксиальное выдвижение плунжерного штока может создавать крутильное усилие, которое вызывает вращение зубчатого колеса. Зубчатое колесо может быть связано с одним или более дополнительными зубчатыми колесами. Зубья одного из дополнительных зубчатых колес могут входить в зацепление с зубьями приводного штока. Приводной шток может помещаться внутри гильзы предварительно заполненного шприца и может упираться в адаптер плунжера. Адаптер плунжера может вкручиваться в заднюю сторону уплотнения плунжера. Барашковая гайка и зубчатый механизм помещаются внутри корпуса. Зубчатое колесо может крепиться к корпусу осевым штифтом в его геометрическом центре. Фланец гильзы шприца может помещаться внутри корпуса, и, для присоединения дозирующего механизма к шприцу, с корпусом может сопрягаться крышка.
[0009] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, узел плунжерного штока для шприца включает в себя первый компонент плунжерного штока, содержащий первую зубчатую рейку, второй компонент плунжерного штока, содержащий вторую зубчатую рейку, первое зубчатое колесо, содержащее множество зубьев зубчатого колеса для зацепления с первой зубчатой рейкой, и второе зубчатое колесо, содержащее второе множество зубьев зубчатого колеса для зацепления со второй зубчатой рейкой, при этом первое зубчатое колесо сцепляется со вторым зубчатым колесом таким образом, что поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока вызывает поступательное перемещение второго компонента плунжерного штока.
[0010] В любом из данных вариантов осуществления поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока на первую величину может вызывать поступательное перемещение второго компонента плунжерного штока на вторую величину, которая меньше, чем первая величина. В любом из данных вариантов осуществления первое зубчатое колесо и второе зубчатое колесо могут быть участками блочного зубчатого колеса.
[0011] В любом из данных вариантов осуществления первое зубчатое колесо может находиться на расстоянии от второго зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления первое и второе зубчатые колеса могут быть разделены третьим зубчатым колесом. В любом из данных вариантов осуществления второе и третье зубчатые колеса могут быть блочными зубчатыми колесами.
[0012] В любом из данных вариантов осуществления первый набор зубьев зубчатого колеса может иметь первый начальный диаметр, и второй набор зубьев зубчатого колеса может иметь второй начальный диаметр, который отличается от первого начального диаметра. В любом из данных вариантов осуществления первый начальный диаметр может быть больше, чем второй начальный диаметр.
[0013] В любом из данных вариантов осуществления, по меньшей мере, один из первого и второго наборов зубьев зубчатых колес может содержать эвольвентные зубья зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления первый и второй компоненты плунжерного штока могут быть выполнены с возможностью, по меньшей мере, частичной вставки в гильзу шприца. В любом из данных вариантов осуществления, по меньшей мере, участок первого компонента плунжерного штока может содержать полукруглое поперечное сечение, и, по меньшей мере, участок второго компонента плунжерного штока может содержать ответное полукруглое поперечное сечение. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может содержать, по меньшей мере, один выступ, и узел может дополнительно содержать поворотный компонент для зацепления с, по меньшей мере, одним выступом.
[0014] В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может быть выполнен с возможностью аксиального поступательного перемещения в ответ на вращение поворотного компонента, когда поворотный компонент находится в зацеплении с, по меньшей мере, одним из, по меньшей мере, одного выступа. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может быть выполнен с возможностью аксиального поступательного перемещения в ответ на усилие, имеющее аксиальную составляющую, приложенную непосредственно к первому компоненту плунжерного штока после того, как поворотный компонент расцепляется с, по меньшей мере, одним выступом.
[0015] В любом из данных вариантов осуществления поворотный компонент может содержать внутреннюю резьбу для зацепления с, по меньшей мере, одним выступом. В любом из данных вариантов осуществления поворотный компонент может содержать, по меньшей мере, один упор, который входит в зацепление с одним из, по меньшей мере, одного выступа, когда компонент плунжерного штока достигает некоторого аксиального положения относительно поворотного компонента. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать, по меньшей мере, один храповой компонент, который зацепляется с поворотным компонентом таким образом, что вращение поворотного компонента блокируется по одному направлению. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать, по меньшей мере, один храповой компонент, который зацепляется с поворотным компонентом таким образом, что поворотный компонент вращается свободнее в первом направлении, чем во втором направлении.
[0016] В любом из данных вариантов осуществления узел может включать в себя корпус для установки на конце гильзы шприца. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать фиксатор для сцепления с корпусом и концом гильзы шприца для закрепления узла плунжерного штока к концу гильзы шприца. В любом из данных вариантов осуществления фиксатор может прикрепляться к корпусу. В любом из данных вариантов осуществления фиксатор может входить в зацепление с внутренней резьбой или канавкой в углублении корпуса. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может продолжаться через проход в корпусе, и периметр прохода может находиться в зацеплении с первым компонентом плунжерного штока, чтобы препятствовать повороту первого компонента плунжерного штока.
[0017] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, шприц может содержать гильзу; канал доставки; эластомерное или эластомер-содержащее уплотнение плунжера, расположенное внутри гильзы; и узел плунжерного штока, закрепленный к концу гильзы, при этом узел плунжерного штока включает в себя первый компонент плунжерного штока, содержащий первую зубчатую рейку, второй компонент плунжерного штока, расположенный, по меньшей мере, частично, в гильзе и находящийся в зацеплении с уплотнением плунжера, причем второй компонент плунжерного штока содержит вторую зубчатую рейку, первое зубчатое колесо, содержащее множество зубьев зубчатого колеса для зацепления с первой зубчатой рейкой, и второе зубчатое колесо, содержащее второе множество зубьев зубчатого колеса для зацепления со второй зубчатой рейкой, причем первое зубчатое колесо сцепляется со вторым зубчатым колесом таким образом, что поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока вызывает поступательное перемещение второго компонента плунжерного штока.
[0018] В любом из данных вариантов осуществления аксиальное поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока на первую величину может вызывать аксиальное поступательное перемещение второго компонента плунжерного штока на вторую величину, которая меньше, чем первая величина. В любом из данных вариантов осуществления первое зубчатое колесо и второе зубчатое колесо могут быть участками блочного зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления первое зубчатое колесо может находиться на расстоянии от второго зубчатого колеса.
[0019] В любом из данных вариантов осуществления первое и второе зубчатые колеса могут быть разделены третьим зубчатым колесом. В любом из данных вариантов осуществления второе и третье зубчатые колеса могут быть блочными зубчатыми колесами. В любом из данных вариантов осуществления первый набор зубьев зубчатого колеса может иметь первый начальный диаметр, и второй набор зубьев зубчатого колеса может иметь второй начальный диаметр, который отличается от первого начального диаметра. В любом из данных вариантов осуществления первый начальный диаметр может быть больше, чем второй начальный диаметр. В любом из данных вариантов осуществления, по меньшей мере, один из первого и второго наборов зубьев зубчатых колес может содержать эвольвентные зубья зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления первый и второй компоненты плунжерного штока могут быть выполнены с возможностью, по меньшей мере, частичной вставки в гильзу шприца.
[0020] В любом из данных вариантов осуществления, по меньшей мере, участок первого компонента плунжерного штока может содержать полукруглое поперечное сечение, и, по меньшей мере, участок второго компонента плунжерного штока может содержать ответное полукруглое поперечное сечение. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может содержать, по меньшей мере, один выступ, и узел может дополнительно содержать поворотный компонент для зацепления с, по меньшей мере, одним выступом.
[0021] В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может быть выполнен с возможностью аксиального поступательного перемещения в ответ на вращение поворотного компонента, когда второй поворотный компонент зацепляется с, по меньшей мере, одним из, по меньшей мере, одного выступа. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может быть выполнен с возможностью аксиального поступательного перемещения в ответ на усилие, имеющее аксиальную составляющую, приложенную непосредственно к первому компоненту плунжерного штока, после того, как поворотный компонент расцепляется с, по меньшей мере, одним выступом.
[0022] В любом из данных вариантов осуществления поворотный компонент может содержать внутреннюю резьбу для зацепления с, по меньшей мере, одним выступом. В любом из данных вариантов осуществления поворотный компонент может содержать, по меньшей мере, один упор, который входит в зацепление с одним из, по меньшей мере, одного выступа, когда компонент плунжерного штока достигает некоторого аксиального положения относительно поворотного компонента. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать, по меньшей мере, один храповой компонент, который зацепляется с поворотным компонентом таким образом, что вращение поворотного компонента блокируется по одному направлению. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать, по меньшей мере, один храповой компонент, который зацепляется с поворотным компонентом таким образом, что поворотный компонент вращается свободнее в первом направлении, чем во втором направлении. В любом из данных вариантов осуществления узел может включать в себя корпус, устанавливаемый на конце гильзы.
[0023] В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать фиксатор, который сцепляется с корпусом и концом гильзы шприца для закрепления узла плунжерного штока к концу гильзы шприца. В любом из данных вариантов осуществления фиксатор может прикрепляться к корпусу. В любом из данных вариантов осуществления фиксатор может входить в зацепление с внутренней резьбой или канавкой в углублении корпуса. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может продолжаться через проход в корпусе, и периметр прохода может находиться в зацеплении с первым компонентом плунжерного штока, чтобы препятствовать повороту первого компонента плунжерного штока. В любом из данных вариантов осуществления шприц может быть предварительно заполненным или предварительно заполняемым шприцом.
[0024] В любом из данных вариантов осуществления канал доставки может включать в себя присоединенную иглу, присоединяемую иглу, коннектор для внутривенных систем, присоединяемый коннектор для трубок или присоединяемую матрицу микроигл. В любом из данных вариантов осуществления уплотнение плунжера может включать в себя адаптер для сцепления со вторым компонентом плунжерного штока.
[0025] в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, узел плунжерного штока для шприца включает в себя первый компонент плунжерного штока; и второй компонент плунжерного штока, выполненный с возможностью поступательного перемещения относительно первого компонента плунжерного штока, при этом второй компонент плунжерного штока находится в зацеплении с первым компонентом плунжерного штока таким образом, что второй компонент плунжерного штока поступательно перемещается в ответ на поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока.
[0026] В любом из данных вариантов осуществления второй компонент плунжерного штока может находиться в зацеплении с первым компонентом плунжерного штока через посредство, по меньшей мере, одного зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может включать в себя первую зубчатую рейку; второй компонент плунжерного штока может включать в себя вторую зубчатую рейку; и, по меньшей мере, одно зубчатое колесо может содержать первое зубчатое колесо, содержащее первый набор зубьев зубчатого колеса для зацепления с первой зубчатой рейкой, и второе зубчатое колесо, содержащее второй набор зубьев зубчатого колеса для зацепления со второй зубчатой рейкой.
[0027] В любом из данных вариантов осуществления первое зубчатое колесо и второе зубчатое колесо могут быть участками блочного зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления первое зубчатое колесо может находиться на расстоянии от второго зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления узел может дополнительно содержать поворотный компонент, выполненный с возможностью зацепления с первым компонентом плунжерного штока таким образом, что вращение поворотного компонента вызывает аксиальное поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока.
[0028] В любом из данных вариантов осуществления поворотный компонент может содержать внутреннюю резьбу для зацепления одного или более выступов на первом компоненте плунжерного штока. В любом из данных вариантов осуществления второй компонент плунжерного штока находится в зацеплении с первым компонентом плунжерного штока таким образом, что второй компонент плунжерного штока аксиально поступательно перемещается на первую величину в ответ на аксиальное поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока на вторую величину, которая больше, чем первая величина.
[0029] В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать, по меньшей мере, один храповой или храповидный компонент, который зацепляется с поворотным компонентом таким образом, что вращение поворотного компонента блокируется по одному направлению. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать, по меньшей мере, один храповой компонент, который зацепляется с поворотным компонентом таким образом, что поворотный компонент вращается свободнее в первом направлении, чем во втором направлении. В любом из данных вариантов осуществления узел может включать в себя корпус для установки на противоположном пациенту конце гильзы шприца. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать фиксатор для сцепления с корпусом и противоположным пациенту концом гильзы шприца для закрепления узла плунжерного штока к противоположному пациенту концу гильзы шприца.
[0030] В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может продолжаться через проход в корпусе, и периметр прохода может быть выполнен по форме с возможностью предотвращения поворота первого компонента плунжерного штока.
[0031] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, шприц включает в себя гильзу; канал доставки; уплотнение плунжера, расположенное внутри гильзы; и узел плунжерного штока, закрепленный к концу гильзы, при этом узел плунжерного штока включает в себя первый компонент плунжерного штока; и второй компонент плунжерного штока, расположенный, по меньшей мере, частично, в гильзе и находящийся в зацеплении с уплотнением плунжера, причем второй компонент плунжерного штока выполнен с возможностью аксиального поступательного перемещения относительно первого компонента плунжерного штока и находится в зацеплении с первым компонентом плунжерного штока таким образом, что второй компонент плунжерного штока аксиально поступательно перемещается в ответ на поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока.
[0032] В любом из данных вариантов осуществления второй компонент плунжерного штока может находиться в зацеплении с первым компонентом плунжерного штока через посредство, по меньшей мере, одного зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может включать в себя первую зубчатую рейку; второй компонент плунжерного штока может включать в себя вторую зубчатую рейку; и, по меньшей мере, одно зубчатое колесо может содержать первое зубчатое колесо, содержащее первый набор зубьев зубчатого колеса для зацепления с первой зубчатой рейкой, и второе зубчатое колесо, содержащее второй набор зубьев зубчатого колеса для зацепления со второй зубчатой рейкой.
[0033] В любом из данных вариантов осуществления первое зубчатое колесо и второе зубчатое колесо могут быть участками блочного зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления первое зубчатое колесо может находиться на расстоянии от второго зубчатого колеса. В любом из данных вариантов осуществления шприц может дополнительно включать в себя поворотный компонент, выполненный с возможностью зацепления с первым компонентом плунжерного штока таким образом, что вращение поворотного компонента вызывает аксиальное поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока. В любом из данных вариантов осуществления поворотный компонент может содержать внутреннюю резьбу для зацепления одного или более выступов на первом компоненте плунжерного штока.
[0034] В любом из данных вариантов осуществления второй компонент плунжерного штока может находиться в зацеплении с первым компонентом плунжерного штока таким образом, что второй компонент плунжерного штока поступательно перемещается на первую величину в ответ на поступательное перемещение первого компонента плунжерного штока на вторую величину, которая больше, чем первая величина. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать, по меньшей мере, один храповой компонент, который зацепляется с поворотным компонентом таким образом, что вращение поворотного компонента блокируется по одному направлению. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать, по меньшей мере, один храповой компонент, который зацепляется с поворотным компонентом таким образом, что поворотный компонент вращается свободнее в первом направлении, чем во втором направлении.
[0035] В любом из данных вариантов осуществления узел может включать в себя корпус, устанавливаемый на конце гильзы. В любом из данных вариантов осуществления узел может содержать фиксатор, который сцепляется с корпусом и концом гильзы для закрепления узла плунжерного штока к концу гильзы шприца. В любом из данных вариантов осуществления первый компонент плунжерного штока может продолжаться через проход в корпусе, и периметр прохода может быть выполнен по форме с возможностью предотвращения поворота первого компонента плунжерного штока. В любом из данных вариантов осуществления шприц может быть предварительно заполненным шприцом.
[0036] В любом из данных вариантов осуществления канал доставки может включать в себя присоединенную иглу, присоединяемую иглу, присоединяемый коннектор для трубок или присоединяемую матрицу микроигл. В любом из данных вариантов осуществления уплотнение плунжера может включать в себя адаптер для сцепления со вторым компонентом плунжерного штока.
[0037] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления блистерная упаковка включает в себя предварительно наполненный шприц по любому из вышеприведенных вариантов осуществления, при этом шприц стерилизован с использованием EtO, H2O2, NO2 или пара надуксусной кислоты.
-6
[0038] В любом из данных вариантов осуществления внешняя поверхность шприца может содержать не более 1 ч/млн. EtO, H2O2, NO2 или пара надуксусной кислоты. В любом из данных вариантов осуществления суммарный остаток EtO, H2O2, NO2 или пара надуксусной кислоты на внешней поверхности шприца и внутри блистерной упаковки может быть не более 0,1 мг. В любом из данных вариантов осуществления шприц может быть стерилизован с гарантированным уровнем стерильности, по меньшей мере, 10.
[0039] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способ доставки дозы с использованием шприца в соответствии с любым из вышеописанных вариантов осуществления содержит этап выдвижения уплотнения плунжера внутри гильзы посредством вращения поворотного компонента, при направлении канала доставки шприца вверх относительно гильзы; этап установки дозы посредством продолжения вращения поворотного компонента до тех пор, пока поворотный компонент не расцепляется с первым плунжерным штоком; и этап доставки дозы посредством приложения усилия непосредственно к концу первого плунжерного штока после того, как поворотный компонент расцепляется с первым плунжерным штоком, чтобы выдвинуть уплотнение плунжера.
[0040] В любом из данных вариантов осуществления способ может содержать этап присоединения иглы к шприцу перед выдвижением уплотнения плунжера внутри гильзы посредством вращения второго поворотного компонента. В любом из данных вариантов осуществления шприц может быть предварительно заполненным шприцом.
[0041] В любом из данных вариантов осуществления предварительно заполненный шприц может быть заполнен лекарством, используемым для офтальмологических применений. В любом из данных вариантов осуществления число 10-микрометровых частиц и частиц большего размера, не видимых невооруженным глазом, может быть меньше, чем 50 на миллилитр раствора лекарства. В любом из данных вариантов осуществления число 25-микрометровых частиц и частиц большего размера, не видимых невооруженным глазом, может быть меньше, чем 5 на миллилитр раствора лекарства. В любом из данных вариантов осуществления число 50-микрометровых частиц и частиц большего размера, не видимых невооруженным глазом, может быть меньше, чем 2 на миллилитр раствора лекарства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0042] Изобретение описано далее только в виде примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
[0043] Фиг. 1 - вид сбоку системы дозирующего шприца в соответствии с первым вариантом осуществления;
[0044] Фиг. 2 - вид в разрезе системы, показанной на фиг. 1;
[0045] Фиг. 3 - вид с пространственным разделением деталей системы, показанной на фиг. 1;
[0046] Фиг. 4 - вид в перспективе дозирующего механизма в соответствии с вариантом осуществления;
[0047] Фиг. 5 - вид сбоку плунжерного штока в соответствии с вариантом осуществления;
[0048] Фиг. 6 - вид в перспективе блочного зубчатого колеса в соответствии с вариантом осуществления;
[0049] Фиг. 7A и 7B - виды в перспективе и разрезе, соответственно, барашковой гайки в соответствии с вариантом осуществления;
[0050] Фиг. 8A и 8B - виды в перспективе и сбоку, соответственно, приводного штока в соответствии с вариантом осуществления;
[0051] Фиг. 9A-9D - виды в перспективе, перспективе с разрезом, разрезе и снизу корпуса в соответствии с вариантом осуществления;
[0052] Фиг. 10A и 10B - виды в разрезе, поясняющие конфигурацию установленной дозы системы в соответствиивариантом осуществления;
[0053] Фиг. 11A и 11B - виды в разрезе, поясняющие конфигурацию доставленной дозы системы, показанной на фиг. 10A и 10B;
[0054] Фиг. 12 - вид в перспективе системы дозирующего шприца в соответствии со вторым вариантом осуществления;
[0055] Фиг. 13 - вид сбоку системы, показанной на фиг. 12;
[0056] Фиг. 14A и 14B - виды сбоку системы дозирования, показанной на фиг. 12, в конфигурации установленной дозы и конфигурации доставленной дозы, соответственно;
[0057] Фиг. 15 - вид в перспективе, поясняющий соединение дозирующего механизма с гильзой шприца в соответствии с вариантом осуществления;
[0058] Фиг. 16A и 16B - виды в перспективе и сбоку, соответственно, изображающие зубчатый механизм в соответствии с вариантом осуществления;
[0059] Фиг. 17A-17C - виды в разрезе, поясняющие процесс установки дозы и процесс доставки дозы;
[0060] Фиг. 18A-18C - изображение зацепления барашковой гайки и плунжерного штока в соответствии с вариантом осуществления;
[0061] Фиг. 19 - изображение храпового зацепления в соответствии с вариантом осуществления;
[0062] Фиг. 20A - изображение плунжерного штока в соответствии с вариантом осуществления;
[0063] Фиг. 20В и 20С - изображение приводного штока в соответствии с вариантом осуществления; и
[0064] Фиг. 21A и 21B - виды в перспективе с пространственным разделением деталей, поясняющая аспекты процесса сборки подузла плунжерного штока в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0065] В настоящей заявке описаны механизмы и системы точного и прецизионного дозирования, включающие в себя механизмы с обычными (или специализированными) корпусами шприцов для обеспечения точного и прецизионного дозирующего шприца. В соответствиис некоторыми вариантами осуществления, дозирующий механизм преобразует действие пользователя в точно регулируемые перемещения многокомпонентного плунжерного штока. Зубчатый механизм может связывать компоненты плунжерного штока таким образом, что аксиальное расстояние, проходимое компонентом плунжерного штока, который продвигает уплотнение плунжера шприца, уменьшается относительно аксиального расстояния, проходимого компонентом плунжерного штока, с которым непосредственно контактирует пользователь. Барашковая гайка находится в зацеплении с одним из компонентов плунжерного штока, чтобы прецизионно регулировать расстояния перемещения компонентов плунжерного штока. Дозирующий механизм может включать в себя один или более элементов для соединения механизма с концом уплотнения плунжера обычного шприца.
[0066] Нижеприведенное описание предназначено для пояснения примерных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Соответственно, специалисты со средним уровнем компетентности в данной области техники обнаружат, что в примерные варианты осуществления, описанные в настоящей заявке, можно внести различные изменения и модификации, не выходящие за пределы объема заявленного изобретения. Кроме того, описания обычно общеизвестных функций и конструкций не приведены для краткости.
[0067] В контексте настоящего описания, чтобы описать механизмы для доставки точной, прецизионной дозы, шприцы для доставки лекарств или любые из относительных положений компонентов по настоящему изобретению, термины «аксиальный» или «аксиально» относятся, в общем, к продольной оси «A», вокруг которой могут располагаться механизмы и шприцы, хотя и не обязательно симметрично. Термин «радиальный» относится, в общем, ко всем направлениям, ортогональным оси «A». Термин пользовательский конец относится, в общем, к концу, маркированному «U», и термин пациентский конец относится, в общем, к концу, маркированному «P». В контексте настоящего описания, следует понимать, что термин «стеклянный» включает в себя другие, подобным образом химически инертные материалы, пригодные для фармацевтического применения, которое обычно нуждается в боросиликатном стекле типа I, кварце, в том числе, но без ограничения, некоторых инертных полимеров, например, циклоолефиновых сополимеров (COC), циклоолефиновых полимеров (COP) и подобных материалов, применяемых в шприцах, предварительно заполняемых фармацевтическими препаратами. Данные шприцы могут предусматривать дополнительную обработку, например, удаление частиц, не видимых невооруженным глазом, чтобы сделать данные шприцы пригодными для глазных лекарств. Термин пластик также относится к полимерам, например, полипропилену, поликарбонату и подобным материалам, применяемым в шприцах для подкожных инъекций. Термин «эластомер», «эластомерный» или «эластомерные материалы» обычно применяется при изготовлении уплотнений плунжеров в шприцах. Данный термин также включает в себя уплотнения плунжеров, на которые можно наносить покрытие с целью обеспечения химической инертности для некоторых фармацевтических применений. Термин «текучая среда» относится, главным образом, к воде, но может также относиться к растворам, например, полиэтиленгликолю, твердой фазе, взвешенной в растворе, несмешиваемым веществам в растворе, и относится к нормально вязким, а также к ненормально вязким жидкостям; которые можно инъецировать с использованием шприца. Термин система с защитой иглы может относиться к защите, осуществляемой механизмом отвода иглы или внешней гильзой/колпачком для иглы. Когда используемая игла предназначена для введения, иглу обычно изготавливают из нержавеющей стали; иглы также включают в себя микроиглы и матрицы микроигл. Используемый размер иглы может быть в диапазоне от калибра 21G до калибра 40G в диаметре и до 1 дюйма (25,4 мм) в длину. Введение может быть подкожным, внутривенным, внутрикожным, интравитреальным, внутриглазном, супрахороидальным, субконъюнктивальным, внутриопухолевым, внутриклеточным, локальным и т.п.
[0068] Варианты осуществления механизма для установки и доставки точной, прецизионной инъецируемой дозы и варианты осуществления шприца для доставки лекарств(а), которые могут содержать такие механизмы, описаны ниже. Данные устройства могут быть безопасными и удобными для применения, привлекательными с эстетической точки зрения и разработанными в соответствии с эргономическими критериями их пользователей, которые могут включать в себя исследователей, ветеринарных врачей и других клинических медработников. В конструкцию можно включать эргономические особенности, которые допускают приведение в действие, применение и удаление в отходы устройств, при минимальной подготовке или при отсутствии подготовки. Варианты осуществления механизмов регулирования дозы, шприцов для доставки текучих сред и соответствующих компонентов описаны далее в настоящей заявке со ссылкой на прилагаемые фигуры.
[0069] Фиг. 1-3 изображают шприцевую систему 100, содержащую точный, прецизионный механизм доставки дозы в соответствии с первым вариантом осуществления. Система 100 включает в себя подузел 101 плунжерного штока, предварительно заполняемый шприц 102, адаптер 103 уплотнения плунжера и крышку 104. Крышка 104 прикреплена к подузлу 101 плунжерного штока посредством зацепления наружной резьбы 105 на крышке 104 с внутренней резьбой 107 на конце гильзового отверстия корпуса 106. В других вариантах осуществления крышка 104 может прикрепляться к корпусу 106 с использованием другого средства, в том числе, прессовой посадки, элементов защелкивающегося соединения, крепежных элементов и т.п. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предварительно заполняемый шприц может включать в себя адаптер 108 с люэровской насадкой или вставленную/предварительно присоединенную иглу. В некоторых вариантах осуществления может применяться картридж вместо шприца. В некоторых вариантах осуществления может применяться доставочный адаптер, который допускает местную доставку или интраназальную доставку. На внутреннюю поверхность гильзы 109 шприца предварительно заполняемого шприца 102 можно нанести аэрозоль силиконового масла, например, Dow Corning 360, для обеспечения смазки. В качестве альтернативы, можно нанести распылением силиконизирующую эмульсию, например, Dow CORNING 365. Шприцы можно термически обрабатывать при высокой температуре, чтобы отверждать силикон на внутренней поверхности гильзы 109 шприца.
[0070] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, подузел 101 плунжерного штока, вариант осуществления которого показан отдельно на фиг. 4, содержит многокомпонентный плунжерный шток, который включает в себя плунжерный шток 110 и приводной шток 112. Подузел 101 плунжерного штока содержит также корпус 106, зубчатое колесо 111, приводной шток 112, барашковую гайку 113 и пружину 114.
[0071] Плунжерный шток 110 содержит набор зубьев 128 зубчатой рейки вдоль участка его длины (фиг. 5). Зубья 128 входят в зацепление с первым набором зубьев 118 крупномодульного зубчатого колеса на зубчатом колесе 111. Зубчатое колесо 111 прикреплено осевым штифтом к корпусу таким образом, что оно может вращаться, но не может перемещаться поступательно. Следовательно, линейное перемещение плунжерного штока 110 вынуждает зубчатое колесо 111 вращаться. Зубчатое колесо 111 является блочным зубчатым колесом (фиг. 6) со вторым набором зубьев 120 мелкомодульного зубчатого колеса, которые находятся в зацеплении с набором зубьев 124 зубчатой рейки на приводном штоке 112. Следовательно, вращение зубчатого колеса 111 вызывает аксиальное выдвижение приводного штока 112 в направлении «P» пациента, с нажимом на противоположную пациенту поверхность адаптера 136 плунжера. Последний, в свою очередь, толкает заправленную текучую среду 133, дозируя ее через наконечник иглы 139 (или другой компонент). Вследствие различия по начальному диаметру между двумя наборами зубьев блочного зубчатого колеса, приводной шток 112 выдвигается на меньшую величину, чем плунжерный шток 110, и обеспечиваемый выигрыш в силе является таким, что требуемое усилие пользователя оказывается меньше, чем потребовалось бы для непосредственного продвижения уплотнения 132 плунжера. В других вариантах осуществления конфигурация зубчатого колеса 111 может быть обратной, чтобы зубья мелкомодульного зубчатого колеса сопрягались с плунжерным штоком, и зубья крупномодульного зубчатого колеса сопрягались с приводным штоком.
[0072] Плунжерный шток 110 содержит также множество дозирующих штифтов 129, которые входят в зацепление с внутренней резьбой 131 барашковой гайки 113 (фиг. 7A-7B). По меньшей мере, участок плунжерного штока 110 может содержать некруговое поперечное сечение, которое входит в ответный проход в корпусе, что предотвращает поворот плунжерного штока 110. При блокировке плунжерного штока 110 от поворота, вращение барашковой гайки 113 вызывает аксиальное перемещение плунжерного штока 110. Зацепление дозирующих штифтов 129 с внутренней резьбой 131 не позволяет также пользователю аксиально продвинуть плунжерный шток 110 нажимом на плунжерный шток 110. Непрерывное аксиальное выдвижение плунжерного штока 110 посредством вращения барашковой гайки 113 приводит к выходу самого заднего дозирующего штифта 142 (дозирующего штифта, ближайшего к пользовательскому концу плунжерного штока 110) из зацепления с внутренней резьбой 131 барашковой гайки 113. После того, как данный штифт вышел из зацепления, барашковая гайка 113 больше не препятствует пользователю непосредственно продвинуть плунжерный шток 110 посредством нажима на плунжерный шток 110. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления на плунжерном штоке 110 предусмотрены выступы 130, чтобы способствовать сохранению ориентации плунжерного штока 110 внутри гильзы 109 шприца.
[0073] Сборка подузла 101 плунжерного штока может включать в себя посадку пружины 114 в гнездо 115, которое является выемкой в барашковой гайке 113. Зубчатое колесо 111 можно закреплять к корпусу 106 с использованием цилиндрического осевого штифта 116 таким образом, чтобы задняя поверхность 117 крупномодульных зубьев 118 упиралась в корпус 106. Между осевым штифтом 116 и двумя отверстиями 122, 123 в корпусе 106 может существовать натяг, обеспечивающий отсутствие вращательного проскальзывания. Зубчатое колесо 111 может свободно вращаться вокруг оси штифта 116.
[0074] Затем пружину 114 внутри барашковой гайки 113 можно сдвинуть внутрь корпуса 106 в сборе через отверстие 126 таким образом, чтобы открытая сторона пружины 114 была обращена к пациентскому концу «P» системы. Пружина 114 может создавать предварительный поджим барашковой гайки 113 к корпусу, чтобы уменьшать любой аксиальный люфт, который возникать в результате допусков на компоненты. Приводной шток 112 можно вставить с пациентского конца P таким образом, чтобы зубья 124 на приводном штоке 112 взаимодействовали с мелкомодульными зубьями 120. Приводной шток 112 можно продвинуть полностью до жесткого упора, когда заплечик 125 на приводном штоке (фиг. 8A и 8B) приходит в контакт с поверхностью корпуса 106. Затем можно вставить плунжерный шток 110 через тыльную выемку 127 (смотри фиг. 9A-9D) в корпусе 106 таким образом, чтобы зубья 128 были направлены от пользовательского конца «U», и так, чтобы они взаимодействовали с крупномодульными зубьям 118. Штифты или выступы 129 на плунжерном штоке 110 сопрягаются с внутренней резьбой 131 на барашковой гайке 113 таким образом, что вращение барашковой гайки 113 в одном направлении выдвигает плунжерный шток 110 в направлении пациентского конца «P». Форма тыльной выемки 127 корпуса 106 соответствует поперечному сечению плунжерного штока 110 и выполнена с таким расчетом, чтобы препятствовать любому повороту плунжерного штока 110. После этого подузел 101 плунжерного штока собран.
[0075] Чтобы собрать предварительно заполняемый шприц, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, можно заправить текучую среду 133 с противоположного пациенту конца шприца, и затем можно вставить, по существу, эластомерное уплотнение 132 плунжера с противоположного пациенту конца в направлении пациентского конца. Теперь шприц заполнен. Адаптер 136 плунжера можно вкрутить в заднюю сторону уплотнения 132 плунжера с соответствующей ответной резьбой 137. Чтобы прикрепить подузел 101 плунжерного штока к данному предварительно заполненному шприцу, пациентский конец «P» подузла 101 плунжерного штока можно вставить с пользовательского конца «U» предварительно заполненного шприца внутрь гильзы 109 шприца. Затем крышку 104 с ее резьбой 105, ориентированной в направлении пользовательского конца «U» можно продвинуть по всей длине гильзы 109 шприца, пока она не состыкуется с резьбой 107 на корпусе. Крышку можно поворачивать до затягивания. С этого момента шприцевая система 100 точного и прецизионного дозирования полностью собрана. Данная собранная система готова к применению пользователем, готова для вспомогательной упаковки и/или готова к окончательной стерилизации, необходимой в некоторых случаях применения.
[0076] В данном варианте осуществления, при готовности к применению, пользователь может прикрепить иглу 139 посредством накручивания и открывания адаптера 108 с люэровской насадкой шприца. При направлении пациентского конца «P» шприца вверх, пользователь вращает барашковую гайку 113, чтобы установить дозу. На наружной криволинейной поверхности барашковой гайки 113 могут быть обеспечены рифления 140, чтобы создавать возможность более удобного захвата и тактильного ощущения. Маркировки 141 на тыльной поверхности барашковой гайки 113 могут давать пользователю визуальный указатель направления вращения барашковой гайки 113 для установки дозы. По мере того, как барашковую гайку 113 вращают, внутренняя резьба 131 выполняет функцию направляющей для штифтов или выступов 129 на плунжерном штоке 110, вследствие чего плунжерный шток 110 выдвигается.
[0077] Когда пользователь продолжает вращать барашковую гайку 113, плунжерный шток 110 выдвигается аксиально в направлении «P» до тех пор, пока дозирующий штифт 142 (последний штифт) не выходит из резьбы 131 внутри барашковой гайки 113. После этого, последующее вращение барашковой гайки 113 не вызывает никакого аксиального поступательного перемещения плунжерного штока 110 и, следовательно, не приводит к дальнейшему дозированию текучей среды. Теперь доза является «установленной». Соответствующая конфигурация изображена на фиг. 10A и 10B. Затем пользователь вводит иглу в намеченное место для доставки и наживает на упор 138 для большого пальца на плунжерном штоке 110, пока обратная сторона 143 упора 138 для большого пальца не придет в контакт с поверхностью 144 корпуса 106. Данная конфигурация изображена на фиг. 11A и 11B. После этого точная и прецизионная доза доставлена, и систему 100 можно безопасно удалять в отходы.
[0078] Фиг. 12-15 изображают шприцевую систему 1000, содержащую точный, прецизионный механизм доставки дозы, в соответствии со вторым вариантом осуществления. Система 1000 содержит подузел 1001 плунжерного штока, соединенный с предварительно заполняемым шприцом 1002. Предварительно заполняемый шприц 1002 может содержать адаптер 1008 с люэровской насадкой и уплотнение 1032 плунжера. Предварительно заполняемый шприц 1002 показан с колпачком на фиг. 12 и с иглой на фиг. 13 в целях иллюстрации. Адаптер 1003 уплотнения плунжера может быть предусмотрен в предварительно заполняемом шприце 1002, чтобы служить устройством сопряжения между уплотнением 1032 плунжера и подузлом 1001 плунжерного штока.
[0079] Подузел 1001 плунжерного штока закрепляется к пользовательскому концу предварительно заполняемого шприца. Подузел 1001 плунжерного штока включает в себя приводной шток 1012, который приводит в движение уплотнение 1032 плунжера (например, через посредство адаптера 1003 уплотнения плунжера) во время доставки дозы, и плунжерный шток 1010, который приводится в движение нажатием пользователя во время доставки дозы. Подузел 1001 плунжерного штока также содержит корпус 1006, корпусной зажим 1004 и барашковую гайку 1013. Работа системы 1000 аналогична работе системы 100 в том, что пользователь вращает барашковую гайку 1013, чтобы установить дозу, и затем нажимает на плунжерный шток 1010, чтобы доставить дозу. Корпус 1006 может содержать индикатор 1040 для указания направления вращения барашковой гайки 1013 для установки дозы. Вращение барашковой гайки 1013 вынуждает плунжерный шток 1010 выдвигаться посредством зацепления внутренней резьбы на барашковой гайке 1013 с дозирующими выступами 1029 на плунжерном штоке 1010. Выдвижение плунжерного штока 1010 вызывает выдвижение приводного штока 1012 посредством зубчатого механизма, который связывает перемещения плунжерного штока и приводного штока. После того, как дозирующие выступы 1029 перешли внутреннюю резьбу на барашковой гайке 1013, доза установлена, и нажатие пользователя на пользовательский конец плунжерного штока 1010 вынуждает плунжерный шток 1010 выдвинуться полностью, что, в свою очередь, вынуждает приводной шток 1012 протолкнуть уплотнение 1032 плунжера, чтобы вытеснить установленную дозу.
[0080] Фиг. 14A представляет систему 1000 в конфигурации установленной дозы. Плунжерный шток 1010 выдвинулся внутри корпуса 1006 до точки, в которой дозирующие выступы 1029 перешли внутреннюю резьбу на барашковой гайке 1013. В изображенном варианте осуществления указатель 1042 дозы («20») может наблюдаться через окно 1044 на боковой стороне корпуса 1006 для указания, что доза была установлена, и/или величины дозы, которая была установлена. Фиг. 14B представляет систему 1000 в конфигурации доставленной дозы. Нажатие пользователя на упор 1038 для большого пальца плунжерного штока 1010 выдвинуло плунжерный шток 1010 в его полностью нажатое положение, в упор с корпусом 1006. Пациентский конец плунжерного штока 1010 выдвинулся внутри гильза 1009 шприца. Приводной шток 1012, адаптер 1003 уплотнения плунжера и уплотнение 1032 плунжера также выдвинулись внутри гильзы 1009 шприца в меньшей степени, чем плунжерный шток 1010, вследствие понижающей зубчатой передачи зубчатого колеса, как подробно описано ниже. Следовательно, ход «X» плунжерного штока больше хода «Y» приводного штока. В показанном варианте осуществления указатель 1042 дозы, показываемый через окно 1044, представляет собой «0» для указания, что установленная доза выдана полностью.
[0081] Фиг. 15 иллюстрирует сборку подузла 1001 плунжерного штока на гильзу 1009 шприца, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Пациентский конец подузла 1001 плунжерного штока можно вставлять с пользовательского конца гильзы 1009 шприца. Зажим 1004 устанавливают вокруг гильзы 1009 шприца. Зажим 1004 может быть сформирован из двух деталей, которые могут выставляться одна относительно другой с помощью одного или более штифтов или других установочных средств. В некоторых вариантах осуществления детали выполнены быстро соединяемыми, например, посредством посадки с натягом установочных средств. Детали зажима могут соединяться винтами, клеем или иначе крепиться одна к другой с использованием любого подходящего способа. В некоторых вариантах осуществления зажим 1004 является неразъемной деталью, подобной крышке 104 системы 100. После того, как зажим 1004 установлен вокруг гильзы 1009 шприца, зажим 1004 сдвигают к пользовательскому концу гильзы 1009 шприца, чтобы состыковать с пациентским концом корпуса 1006. Зажим 1004 может содержать одну или более лапок 1046, которые входят в зацепление с обращенной внутрь канавкой 1048 в пациентском конце корпуса 1006 таким образом, что поворот зажима 1004 после того, как лапки 1046 зацепляются в канавке 1048 (например, на четверть оборота) скрепляет корпус 1006, гильзу 1009 шприца и зажим 1004. В некоторых вариантах осуществления зажим 1004 содержит внутреннюю резьбу, которая сопрягается с внутренней резьбой на корпусе (например, подобно тому, как в вышеописанной системе 100). В некоторых вариантах осуществления зажим 1004 содержит одно или более углублений для вставки инструмента, например, вилочного ключа, для поворота зажима 1004 в корпусе 1006. В некоторых вариантах осуществления упругая деформация в чем-то одном или более из зажима 1004 и корпуса 1006 (например, упругая деформация лапок 1046) приводит к предварительному поджиму корпуса, крышки и гильзы шприца после того, как зажим 1004 плотно вкручивают в корпус 1006, что исключает зазоры между компонентами. В некоторых вариантах осуществления в конструкцию включают упруго деформирующийся компонент (например, волнистую пружину, винтовую пружину, прокладку и т.д.), чтобы предварительно поджать зацепление гильзы шприца с корпусом.
[0082] Фиг. 16A и 16B представляют зубчатый механизм 1011, который связывает плунжерный шток 1010 и приводной шток 1012, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Зубчатый механизм 1011 включает в себя роторное зубчатое колесо 1060, слабо нагруженное зубчатое колесо 1062 и сильно нагруженное зубчатое колесо 1064. Слабо нагруженное зубчатое колесо 1062 и сильно нагруженное зубчатое колесо 1064 являются блочными зубчатыми колесами, содержащими, каждое, два набора зубьев зубчатого колеса. Роторное зубчатое колесо 1060 прикреплено осевым штифтом к корпусу на оси вращения данного колеса и содержит зубья, которые входят в зацепление с набором зубьев на плунжерном штоке 1010, так что линейное перемещение плунжерного штока 1010 вызывает вращательное движение роторного зубчатого колеса 1060. Зубья на роторном зубчатом колесе 1060 находятся также в зацеплении с первым набором зубьев 1062A на слабо нагруженном зубчатом колесе 1062, которое также прикреплено на осевом штифте к корпусу, так что вращение роторного зубчатого колеса 1060 вызывает вращение слабо нагруженного зубчатого колеса 1062. Слабо нагруженное зубчатое колесо 1062 содержит второй набор зубьев 1062B зубчатого колеса с другой стороны (смотри фиг. 17A). Второй набор зубьев 1062B зубчатого колеса находится в зацеплении с первым набором зубьев 1064A зубчатого колеса на сильно нагруженном зубчатом колесе 1064, которое закреплено осевым штифтом к корпусу 1006, так что вращение слабо нагруженного зубчатого колеса 1062 вызывает вращение сильно нагруженного зубчатого колеса 1064. Сильно нагруженное зубчатое колесо 1064 содержит второй набор зубьев 1064B зубчатого колеса с другой стороны (смотри фиг. 17A). Второй набор зубьев 1064B зубчатого колеса находится в зацеплении с набором зубьев 1024 зубчатой рейки на приводном штоке 1012 таким образом, что вращение сильно нагруженного зубчатого колеса 1064 вызывает линейное перемещение приводного штока 1012. Следовательно, зубчатый механизм 1011 преобразует линейное движение плунжерного штока 1010 в линейное движение приводного штока 1012.
[0083] Зубчатый механизм может быть выполнен с возможностью уменьшения хода приводного штока по сравнению с плунжерным штоком и выигрыша в силе за счет конфигурации зубчатых колес. Как показано, начальный диаметр первого набора зубьев 1062A на слабо нагруженном зубчатом колесе 1062 может быть больше, чем начальный диаметр зубьев на роторном зубчатом колесе 1060, так что слабо нагруженное зубчатое колесо 1062 поворачивается меньше, чем роторное зубчатое колесо 1060. Начальный диаметр второго набора зубьев 1062B зубчатого колеса может быть меньше, чем начальный диаметр первого набора зубьев 1062A. Начальный диаметр первого набора зубьев 1064A зубчатого колеса на сильно нагруженном зубчатом колесе 1064 может быть больше, чем начальный диаметр второго набора зубьев 1062A, и начальный диаметр второго набора зубьев 1064B зубчатого колеса на сильно нагруженном зубчатом колесе 1064 может быть меньше, чем начальный диаметр первого набора зубьев 1064A зубчатого колеса. Данная конфигурация приводит к перемещению приводного штока 1012 на долю величины, на которую перемещается плунжерный шток 1010, и приводит к такому выигрышу в силе, что усилие, необходимо для нажатия плунжерного штока 1010 меньше, чем усилие, которое потребовалось, если бы не было никакого зубчатого механизма.
[0084] Специалист в данной области техники без труда поймет, что зубчатый механизм можно выполнить с любым подходящим сочетанием зубчатых колес, чтобы удовлетворить проектным требованиям, например, по передаточному отношению зубчатой передачи, выигрышу в силе, компактности и т.д. Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, зубчатый механизм может содержать только одно блочное зубчатое колесо, например зубчатое колесо 101 вышеописанной системы 100. Зубчатый механизм может содержать два зубчатых колеса или четыре или более зубчатых колес. Любое из зубчатых колес может содержать только один начальный диаметр зубьев или может содержать два или более начальных диаметров зубьев. Зубчатый механизм может содержать промежуточные зубчатые колеса, планетарные зубчатые колеса или любые другие подходящие зубчатые колеса или системы зубчатых колес. Кроме того, варианты осуществления могут быть выполнены с возможностью обращения вышеописанного передаточного отношения зубчатой передачи с таким расчетом, чтобы аксиальное перемещение приводного штока было больше, чем аксиальное перемещение плунжерного штока.
[0085] Фиг. 17A-C являются видами в разрезе, поясняющими конфигурации установки дозы и доставки дозы системы 1000, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Фиг. 17A представляет систему 1000 в «поставочном» состоянии, до установки дозы. В данном состоянии, плунжерный шток 1010 нельзя вжать нажатием пользователя из-за зацепления, по меньшей мере, одного дозирующего выступа 1029 на плунжерном штоке 1010 с внутренней резьбой барашковой гайки 1013. Чтобы установить дозу, пользователь поворачивает барашковую гайку 1013 в направлении установки дозы (например, как указано индикатором 1040), что вынуждает дозирующие выступы 1029 (и, следовательно, плунжерный шток 1010) выдвигаться под действием внутренней резьбы барашковой гайки 1013.
[0086] На фиг. 17B система 1000 показана в состоянии установленной дозы. Как показано, плунжерный шток 1010 переместился к пациентскому концу, но упор 1038 для большого пальца все еще находится на расстоянии от корпуса. В результате действия зубчатого механизма 1011, приводной шток 1012 выдвинулся внутри гильзы 1009 шприца, но в меньшей степени из-за передаточного отношения вышеописанного зубчатого механизма 1011. Хотя на фиг. 17B и не показано, все дозирующие выступы 1029 перешли внутреннюю резьбу барашковой гайки 1013, так что дальнейшее вращение барашковой гайки 1013 в направлении установки дозы не вызывает дальнейшего выдвижения плунжерного штока 1010. В некоторых вариантах осуществления барашковая гайка 1013 содержит один или более упоров, которые входят в зацепление с дозирующими выступами 1029 и, тем самым, препятствуют дальнейшему повороту барашковой гайки 1013 в направлении установки дозы, как подробно описано ниже, и это может указывать пользователю, что доза установлена, и может обеспечивать позиционирование плунжерного штока 1010. В данный момент система 1000 готова для дозирования установленной дозы. Фиг. 17C изображает систему 1000 в конфигурации после дозирования. Плунжерный шток 1010 полностью продвинут до точки, в которой его упор 1038 для большого пальца упирается в пользовательский конец корпуса 1006. Как показано, приводной шток 1012, адаптер 1003 уплотнения плунжера и уплотнение 1032 плунжера продвинулись внутри гильзы 1009 шприца, с вытеснением установленной дозы. Как очевидно, доставленная доза пропорциональна ходу приводного штока 1010 в процессе доставки дозы. Ход приводного штока 1012 в процессе доставки дозы регулируется конфигурацией зубчатого механизма и расстоянием между самыми задними дозирующими выступами 1029 и обратной стороной упора 1038 для большого пальца, которое задает ход доставки дозы плунжерного штока. Следовательно, ход приводного штока можно специально задавать для конкретного применения посредством конфигурации дозирующих выступов и конфигурации зубчатого механизма.
[0087] Фиг. 18A-C изображает зацепление между плунжерным штоком 1010 и барашковой гайкой 1013, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Фиг. 18A представляет плунжерный шток 1010 и барашковую гайку 1013 в их положениях друг относительно друга, когда система находится в положении установленной дозы. Плунжерный шток 1010 содержит дозирующие выступы 1029 с двух сторон, что обеспечивает уравновешенную нагрузку на плунжерный шток 1010. В данном варианте осуществления вторая сторона содержит меньше выступов, чем первая сторона. Оба самых задних выступа 1050A и 1050B вышли из канавки 1031 внутри барашковой гайки 1013 (фиг. 18B) и упираются в упоры 1054A и 1054B на концах канавки 1031. Данные упоры препятствуют повороту барашковой гайки в направлении установки дозы (направлении, указанном стрелкой на фиг. 18A). Посредством обеспечения упоров можно прецизионно регулировать положение выступов относительно барашковой гайки, что обеспечивает прецизионное регулирование аксиального положения плунжерного штока 1010.
[0088] Плунжерный шток 1010 в соответствии с изображенным вариантом осуществления содержит указатели 1042 дозировки на боковой стороне, которые могут представляться через окно 1044 на боковой стороне корпуса 1006, чтобы указывать пользователю для убедительности, что доза установлена, и что доставка дозы выполнена. Например, после того, как доза установлена (фиг. 17B), через окно 1044 может представляться число «20» (в данном варианте осуществления), чтобы указывать пользователю, что доза установлена правильно. После того, как доза была установлена, и плунжерный шток 1010 выдвигается дальше внутри корпуса 1006 в процессе доставки дозы, маркировка «20» аксиально перемещается из окна 1044, и в окно 1044 аксиально перемещается маркировка «0». Совмещение маркировки «0» с окном 1044 может указать пользователю, что доза была полностью доставлена.
[0089] Фиг. 19 изображает храповое зацепление между собачкой 1056 на корпусе 1006 и канавками 1058 на боковой стороне барашковой гайки 1013. Данное храповое зацепление преследует две цели, предотвращение вращения барашковой гайки 1013 в направлении, противоположном направлению установки дозы и обеспечение звукового и/или тактильного указания на процесс установки дозы. Храповое зацепление может также служить для поджима барашковой гайки 1013 к корпусу, чтобы поддерживать аксиальное положение барашковой гайки. Собачка 1056 выполнена так, что она поджимается в канавки 1058 барашковой гайки 1013. Одна поверхность собачки выполнена так, чтобы собачка выходила из соответствующей канавки 1058, когда барашковую гайку 1013 вращают в направлении установки дозы. Затем собачка заскакивает обратно в следующую канавку 1058, с выдачей звукового и/или тактильного указания на перемещение барашковой гайки 1013. В некоторых вариантах осуществления противоположная поверхность собачки 1056 выполнена так, что собачка остается в канавке 1058 и предотвращает вращение барашковой гайки 1013 в противоположном направлении, чтобы плунжерный шток 1010 можно было продвигать только в направлении установки дозы. В некоторых вариантах осуществления противоположная поверхность собачки 1056 выполнена так, что собачка противодействует вращению барашковой гайки 1013 в противоположном направлении, но может выходить из канавки 1058, если к барашковой гайке прикладывают достаточное вращательное усилие. Таким образом, барашковую гайку можно поворачивать в противоположном направлении, но усилие, необходимое для противоположного вращения барашковой гайки больше усилия, необходимого для вращения барашковой гайки в направлении установки дозы. В некоторых вариантах осуществления противоположная поверхность собачки 1056 выполнена так, что собачка не противодействует вращению барашковой гайки 1013 или противодействует вращению в противоположном направлению, максимум, в той же степени, в которой она противодействует вращению в направлении установки дозы. Таким образом, собачка обеспечивает звуковую и/или тактильную обратную связь, но, в общем, не благоприятствует вращению в одном или другом направлении.
[0090] Фиг. 20A является видом в перспективе плунжерного штока 1010 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Плунжерный шток 1010 содержит распорные штифты 1030 для поддержки бокового положения плунжерного штока 1010 внутри гильзы 1009 шприца, как описано выше. Плунжерный шток 1010 содержит продольную канавку 1070 вдоль участка стержня, ближайшего к упору 1038 для большого пальца. Участки слабо и сильно нагруженного зубчатых колес располагают внутри данной канавки, когда собирают подузел плунжерного штока. Плунжерный шток 1010 содержит такой вырез 1072, что сечение, перпендикулярное продольной оси плунжерного штока 1010, является полукруглым. Вырез 1072 обеспечивает опорную поверхность для скольжения вдоль него участка приводного штока 1012, который имеет ответное полукруглое поперечное сечение. Приводной шток 1012 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления показан на фиг. 20B-C. Приводной шток 1012 содержит набор зубьев 1024 зубчатой рейки, которые находятся в зацеплении со вторым набором зубьев 1064B сильно нагруженного зубчатого колеса 1064. Профиль поперечного сечения участка приводного штока 1012 выполнен с возможностью соответствия и скольжения по профилю 1072 плунжерного штока 1010, с обеспечением сопряжения по большой опорной поверхности, которое может обеспечивать плавное относительное аксиальное движение между плунжерным штоком и приводным штоком и уменьшенный боковой зазор. Приводной шток 1012 может содержать цилиндрический концевой участок для поддержки концентрического расположения приводного штока 1012 в гильзе 1009 шприца.
[0091] Фиг. 21A-B являются перспективными видами с пространственным разделением деталей, поясняющими аспекты процесса сборки подузла 1001 плунжерного штока, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. В изображенном варианте осуществления корпус 1006 включает в себя четыре компонента, а именно, основной корпус 1080A, заднюю крышку 1080B, переднюю крышку 108°C и верхнюю крышку 1080D. Штифты 1082 в передней крышке 108°C вставляются в соответствующие отверстия 1083 в задней крышке 1080B, чтобы собрать переднюю и заднюю крышки на основном корпусе. Основной корпус 1080A включает в себя множество отверстий, в которые вставляются осевые штифты 1084 зубчатых колес. Осевые штифты 1084 зубчатых колес обеспечивают оси для зубчатых колес зубчатого механизма 1011. Основной корпус 1080A содержит также канавки, в которые вдвигается окно 1044. Верхняя крышка 1080D содержит штифты, которые вставляются в соответствующие отверстия на пользовательском конце основного корпуса 1080A. Верхняя крышка 1080D содержит полость 1027, выполненную по форме с возможностью сопряжения с поперечным профилем плунжерного штока 1010, что может предотвращать поворот плунжерного штока 1010, так что плунжерный шток 1010 может поступательно перемещаться, но не поворачиваться. В некоторых вариантах осуществления может быть предусмотрено предварительно поджимающее кольцо 1086, чтобы предварительно поджимать зацепление подузла 1001 плунжерного штока с гильзой 1009 шприца. Предварительно поджимающее кольцо 1086 может быть винтовой пружиной, волнистой пружиной, кольцом из упруго деформирующегося материала, например, пластика, пеноматериала или резины, или любым другим подходящим компонентом для предварительного поджатия зацепления.
[0092] Ниже приведено описание процесса сборки подузла 1001 плунжерного штока, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Нижеописанный процесс предусмотрен только как пример. Этапы могут выполняться в другом порядке, может отсутствовать один или более из этапов и/или может содержаться один или более дополнительных этапов, в зависимости от конфигурации различных компонентов конкретного варианта осуществления. На первом этапе верхнюю крышку 1080D помещают в основной корпус 1080A и закрепляют в нем на прессовой посадке, например, с использованием дорнового пресса. Затем, три осевых штифта 1084 зубчатых колес устанавливают по прессовой посадке в основной корпус 1080A. Затем, барашковую гайку 1013 вставляют в соответствующий участок основного корпуса 1080A, заднюю крышку 1080B помещают на заднюю сторону корпуса, и предварительно поджатую пружину 1086 устанавливают в гильзовое отверстие корпуса. Затем, сильно нагруженное зубчатое колесо 1064 устанавливают на соответствующий штифт 1084 зубчатого колеса, т.е. штифт зубчатого колеса, расположенный дальше всего от барашковой гайки 1013. Затем слабо нагруженное зубчатое колесо 1062 устанавливают на центральный штифт 1084 зубчатого колеса и выставляют так, чтобы второй набор зубьев данного зубчатого колеса 1062B входил в зацепление с первым набором зубьев зубчатого колеса 1064A на сильно нагруженном зубчатом колесе 1064. Затем приводной шток 1012 вставляют через гильзовое отверстие в корпусе 1006, совмещают с установочными элементами корпуса и проталкивают так, чтобы его зубья 1024 вошли в зацепление со вторым набором зубьев 1064B на сильно нагруженном зубчатом колесе 1064. Приводной шток 1012 вставляют в корпус на заданную глубину, которая может зависеть от конкретного применения, и которую можно регулировать с использованием инструмента.
[0093] На следующем этапе плунжерный шток 1010 вставляют через верхнюю крышку 1080D и через барашковую гайку 1013 до тех пор, пока самый нижний дозирующий выступ 1029 не воспрепятствует дальнейшей вставке. Затем роторное зубчатое колесо 1060 устанавливают на остающийся штифт 1084 зубчатого колеса и выставляют для зацепления как с первым набором зубьев 1062A слабо нагруженного зубчатого колеса 1062, так и с зубьями 1028 на плунжерном штоке 1010. Барашковую гайку 1013 поворачивают в направлении установки дозы, чтобы ввести дозирующие выступы 1029 на плунжерном штоке 1010 в зацепление с внутренней резьбой барашковой гайки 1013. Плунжерный шток 1010 поступательно перемещают дальше в корпус 1006 посредством продолжения вращения барашковой гайки 1013 в направлении установки дозы до тех пор, пока плунжерный шток 1010 не достигает предварительно заданной глубины.
[0094] Затем, окно 1044 можно вставить в соответствующую канавку в основном корпусе 1080A. Затем переднюю крышку 108°C выравнивают с элементами на основном корпусе 1080A и/или элементами на задней крышке 1080B и устанавливают на прессовой посадке в заданном месте. Тем самым заканчивают сборку подузла 1001 плунжерного штока в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Затем собранный подузел 1001 плунжерного штока можно собрать с предварительно заполненным шприцом или упаковать, например, для хранения и/или транспортировки на установку заполнения шприцов для окончательной сборки предварительно заполненной шприцевой системы точного и прецизионного дозирования.
[0095] Варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечивать конфигурации, которые позволяют пользователю использовать стандартные, коммерчески доступные компоненты, со снижением, тем самым, общих производственных затрат, оптимизации сборочного процесса и исключения проблем нормативно-правого регулирования, часто связанных с нестандартными материалами и компонентами. Например, гильзы шприцов можно изготавливать из пластика, стекла или любого другого материала, обычно используемого для изделий медицинского применения. Один или более компонентов могут быть изготовлены из любого подходящего пластика, например, поликарбоната, (включая пластики, продаваемые под торговыми названиями «LEXAN» компанией SABIC Innovative Plastics, Pittsfield, Mass) и т.п. Для таких компонентов, как уплотнение плунжера можно использовать любые подходящие эластомерные полимеры или резины (например, резиновые изделия, продаваемые под торговым названием «HELVOET» компанией Datwyler Pharma Packaging USA Inc., Pennsauken, N.J.). Для одного или более таких компонентов, как плунжерный шток, приводной шток, штифты зубчатых колес, зубчатые колеса, барашковая гайка и т.п. можно использовать различные металлы медицинского применения, например, нержавеющую сталь, как будет очевидно специалисту со средним уровнем компетентности в данной области техники. Любой из компонентов, описанных в настоящей заявке, может быть выполнен по форме или размерам в любой конфигурации, чтобы обеспечить искомые параметры. Любые из компонентов, описанных в настоящей заявке, могут быть сформированы как отдельные компоненты или могут содержать несколько субкомпонентов. Компоненты могут быть изготовлены и/или собраны по любой подходящей технологии, включая использование клеев или сварочных способов, например, ультразвуковой сварки.
[0096] Специалисту в данной области техники будет очевидно, что дозирующие механизмы, шприцы, шприцевые системы и т.п. в соответствии с принципами и признаками, описанными в настоящей заявке, могут, в общем, быть выполнены для любого применения, включая, доставку инъецируемых лекарств в или на глаз, внутриклеточную доставку, доставку радиоактивных средств, доставку химиотерапии и т.п.
[0097] Вышеприведенное описание представлено для пояснения, со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Однако, предполагается, что вышеприведенные наглядные описания не являются исчерпывающими и не ограничивают изобретение точными раскрытыми формами. С учетом вышеописанных идей возможны многочисленные модификации и изменения. Варианты осуществления выбраны и описаны для того, чтобы наилучшим образом объяснить принципы методов и их практические применения. Тем самым, специалисты в данной области техники получают возможность наилучшим образом использовать методы и различные варианты осуществления с различными модификациями, которые подходят для конкретного предполагаемого применения.
[0098] Хотя изобретение и примеры полностью описаны со ссылкой на прилагаемые фигуры, следует отметить, что специалистам в данной области техники будут очевидны различные изменения и модификации. Следует понимать, что данные изменения и модификации содержатся в пределах объема изобретения и примеров, определенных формулой изобретения. И, наконец, вся сообщаемая информация из пациентов и публикаций, упомянутых в настоящей заявке, полностью включена в нее путем отсылки.