CПОСОБ И АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИНЪЕКЦИЙ
INJECTION METHOD AND DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и к аппарату для проведения инъекций и, более конкретно, к способу и аппарату для проведения инъекций, обеспечивающим автоматическое введение медикамента (лекарственного препарата) и установку различных доз.
Уровень техники
В US 5104380 описан шприц в форме ручки, в котором имеется дозирующее устройство в виде колпачка ("дозирующей головки"), который выполнен поворотным по отношению к корпусу "ручки" для установки в положение, соответствующее дозе медикамента, подлежащей инъекции. Поворот колпачка сжимает (за счет скручивания) пружину, раскручиванию которой препятствуют взаимодействующие с ней храповые зубья. Пользователь выводит эти зубья из зацепления посредством скользящего спускового элемента, установленного снаружи "ручки" и освобождающего пружину. Это вызывает разворот приводной шестерни, связанной с плунжером шприца через резьбу с большим углом подъема. Разворот шестерни приводит к осевому перемещению плунжера внутри корпуса "ручки". Плунжер воздействует на порцию медикамента, находящуюся в картридже, выталкивая при своем движении медикамент из картриджа. Конструкция шприца по US 5104380 такова, что, установив дозу поворотом дозирующей головки в определенное положение, пользователь уже не может уменьшить дозу, поворачивая эту головку в обратном направлении. Если установленная доза оказалась завышенной, пользователь должен активировать спусковой элемент, чтобы вывести эту дозу, и повторно задать требуемую дозу.
В WO 02/053214 описан шприц, содержащий аналогичный механизм установки дозы. Утверждается, что конструкция, описанная в данном документе, позволяет разворачивать дозирующую головку в обратном направлении, обеспечивая возможность уменьшения установленной завышенной дозы.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается аппарат для подачи медикамента, содержащий:
корпус для установки в него контейнера с медикаментом;
приводной компонент, установленный внутри корпуса с возможностью взаимодействия с указанным контейнером и с возможностью осевого перемещения внутри корпуса;
расположенную в корпусе пружину, связанную с приводным компонентом;
дозирующую головку, связанную с указанной пружиной и установленную с возможностью поворота относительно корпуса таким образом, что ее поворот в первом направлении приводит к сжатию или закручиванию пружины;
спусковой элемент, активируемый пользователем и освобождающий пружину, перемещающую приводной компонент внутри корпуса, и
нажимаемую пользователем кнопку, сопряженную с корпусом с возможностью осевого перемещения относительно него, при этом кнопка связана с пружиной с возможностью обеспечения расширения или раскручивания пружины, не вызывая при этом существенного перемещения приводного компонента.
Указанная кнопка предпочтительно обеспечивает расширение или раскручивание указанной пружины на один дискретный шаг при каждом ее нажатии.
В одном из вариантов аппарат дополнительно содержит приводной вал, проходящий вдоль корпуса и связанный через храповой механизм с приводным элементом, установленным в корпусе без возможности осевого перемещения и связанным с приводным компонентом так, что поворот приводного элемента обеспечивает осевое перемещение приводного компонента. Дозирующая головка связана с приводным валом для их совместного поворота, когда нажимаемая пользователем кнопка находится в исходном положении, и отделена от приводного вала, когда указанная кнопка нажата, с обеспечением возможности поворота дозирующей головки относительно приводного вала.
Спусковой элемент выполнен с возможностью освобождения, при его активировании, приводного элемента для его поворота под действием пружины и с возможностью удерживания приводного элемента неподвижным, когда спусковой элемент находится в исходном состоянии.
Храповой механизм предпочтительно содержит две взаимодействующие группы зубьев, первая из которых сформирована на конце приводного вала, а вторая - на приводном элементе, при этом, когда спусковой элемент находится в исходном состоянии, зубья приводного вала способны перемещаться по зубьям приводного элемента, обеспечивая возможность поворота приводного вала относительно приводного элемента при повороте дозирующей головки в направлении, соответствующем установке дозы.
Нажимаемая пользователем кнопка предпочтительно связана с приводным валом для обеспечения их совместного поворота. Приводной вал содержит средство его фиксации относительно дозирующей головки, отключаемое при нажатии кнопки пользователем. Средство фиксации может содержать один или более зубьев для взаимодействия с зубьями зубчатого венца, охватывающего поверхность дозирующей головки. При этом данный зуб (зубья) выполнен (выполнены) с возможностью отгибаться внутрь при нажатии указанной кнопки. Кнопка может также содержать средство для обеспечения, при ее нажатии, вынужденного поворота дозирующей головки в направлении, соответствующем уменьшению дозы, и средство задания шагов, которыми уменьшается доза. Эти средства могут быть реализованы в виде пальца-индикатора, выступающего из указанной кнопки и взаимодействующего с зубчатым венцом, охватывающим поверхность дозирующей головки.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается аппарат для подачи медикамента, рассчитанный на установку в него контейнера с медикаментом и содержащий:
пружинное средство для накапливания энергии, которая, будучи высвобожденной, обеспечивает выведение медикамента из установленного контейнера с медикаментом;
дозирующую головку, которая при ее повороте в первом направлении переводит пружину в состояние накопления энергии, при этом указанная головка выполнена с возможностью ее установки в множество дискретных положений, соответствующих различным дозам медикамента;
спусковой элемент, активируемый пользователем для высвобождения накопленной энергии с целью выведения медикамента из контейнера, и
нажимаемую пользователем кнопку, предназначенную для уменьшения энергии, накопленной в пружине, при каждом нажатии кнопки, не вызывая при этом выведения медикамента из контейнера с медикаментом.
Данный аппарат предпочтительно содержит приводное средство для взаимодействия с контейнером с медикаментом и приводной вал, установленный между приводным средством и пружинным средством. В исходном состоянии дозирующая головка связана с приводным валом для поворота совместно с ним, а при нажатии указанной кнопки дозирующая головка, по меньшей мере, временно отсоединяется от приводного вала для обеспечения ее поворота относительно приводного вала.
Краткое описание чертежей
Чтобы обеспечить лучшее понимание изобретения и продемонстрировать возможность его реализации, далее будут приведены примеры его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 аппарат по изобретению схематично изображен в форме ручки-инъектора.
На фиг.2 инъектор по фиг.1 представлен в продольном сечении горизонтальной плоскостью, причем на отдельном виде в увеличенном масштабе показана его часть, содержащая удерживающий и спусковой элементы.
На фиг.3 инъектор по фиг.1 представлен в продольном сечении вертикальной плоскостью.
На фиг.4 инъектор по фиг.1 представлен в перспективном изображении с пространственным разделением компонентов.
На фиг.5 показана дозирующая головка инъектора по фиг.1.
На фиг.6 показана зажимная муфта инъектора по фиг.1.
На фиг.7, частично в сечении, показана концевая часть инъектора по фиг.1.
Фиг.8 иллюстрирует последовательность срабатывания инъектора по фиг.1.
На фиг.9 в продольном сечении горизонтальной плоскостью представлен альтернативный вариант инъектора, причем на отдельном виде в увеличенном масштабе показана его часть, содержащая удерживающий и спусковой элементы.
На фиг.10 инъектор по фиг.9 представлен в продольном сечении вертикальной плоскостью.
На фиг.11 инъектор по фиг.9 представлен в перспективном изображении с пространственным разделением компонентов.
На фиг.12 приведены перспективные изображения приводного вала инъектора по фиг.9.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан аппарат по изобретению, представляющий собой инъектор в форме ручки (ручка-инъектор). Инъектор снабжен механизмом установки дозы, приводимым в действие пользователем. Как показано на фиг.2-7, инъектор содержит корпус 1 и колпачок 20, которые сопрягаются с защелкиванием. Идентифицирующее кольцо 19 имеет цветовое кодирование, указывающее тип медикамента, вводимого инъектором. На внутренней поверхности корпуса 1, у его верхнего конца, имеется резьба, взаимодействующая с наружной резьбой 2а, выполненной на дозирующей головке 2. Дозирующая головка 2 подробно показана на фиг.5. Движение дозирующей головки 2 в продольном направлении внутри корпуса 1 инъектора ограничено в обоих направлениях. К нижнему концу корпуса 1 аппарата прикреплен корпус 18 картриджа, в который может быть помещен картридж (не изображен), заполненный расходуемым медикаментом. На одном конце такого картриджа имеется резиновая уплотняющая пробка, тогда как его второй конец выполнен с возможностью приема одноразовой иглы. Картридж обычно рассчитан на многократное использование, причем пользователь при каждой инъекции прикрепляет к нему новую иглу.
Коаксиально с корпусом 1, внутри него, установлена торсионная пружина 4, обеспечивающая приводное усилие для выталкивания медикамента из содержащего его картриджа. Пружина 4 прикреплена своим верхним концом к дозирующей головке 2. Своим нижним концом пружина 4 связана с корпусом 1 аппарата через удерживающее кольцо, сформованное заодно с корпусом 1.
По существу, цилиндрический храповой приводной вал 3 расположен на оси пружины 4. На периферии его концевой части, имеющей увеличенный диаметр, сформированы три пружинящие ножки 3b, взаимно смещенные на одинаковые расстояния вокруг оси вала. На наружном конце каждой ножки выполнен зуб 3с. Зуб 3с может входить в зацепление с зубьями (на фиг.4 не видны) зубчатого венца 11а, охватывающего внутреннюю поверхность, по существу, цилиндрического зубчатого приводного компонента (приводной шестерни) 11, который закреплен внутри корпуса 1 в заданном положении вдоль оси. Приводная шестерня 11 снабжена вторым зубчатым венцом 11b, сформированным вокруг нижней части ее наружной поверхности. Этот венец расположен внутри зубчатого венца 12а, имеющего соответствующие размеры и сформированного на внутренней поверхности удерживающего кольца 12. Данное кольцо 12 сформовано заодно со спусковым элементом 12b, который может перемещаться со скольжением в прорези, выполненной в корпусе 1, и который отделен от корпуса 2 опорными прокладками 10. Пружина 13 отжимает спусковой элемент вверх, удерживая тем самым (в отсутствие усилия, приложенного пользователем к спусковому элементу 12b) зубчатые венцы 11b, 12а во взаимном зацеплении.
Храповой приводной вал 3 связан своим верхним концом с зажимной муфтой 5. Зажимная муфта, показанная на фиг.6 на видах сверху (А) и снизу (В), поворачивается вместе с приводным валом 3. При этом она снабжена парой пружинящих пальцев 5а, которым в поперечном сечении придан профиль зубьев для взаимодействия с зубьями зубчатого венца 2 с, сформированного на внутренней поверхности дозирующей головки 2. Пальцы 5а создают усилие, направленное наружу.
Внутри дозирующей головки 2, выступая из нее, находится кнопка 6 возврата. Она связана с храповым приводным валом и вращается вместе с ним; однако она способна перемещаться и в осевом направлении внутри этого вала. Между кнопкой 6 и приводным валом 3 установлена пружина 7, которая отжимает кнопку наружу относительно корпуса 1 аппарата. Нижняя часть кнопки 6 имеет, по существу, крестовидную форму, причем противоположные ветви креста расположены напротив пальцев 5а зажимной муфты 5. Эти ветви сужаются внутрь, так что они препятствуют любому отклонению пальцев 5а радиально внутрь, когда кнопка 6 находится в своем наружном положении, допуская такое отклонение, когда кнопка полностью отжата внутрь с преодолением усилия, создаваемого пружиной 7. Описанное выполнение наглядно иллюстрируется фиг.7, где в перспективном изображении, в разрезе представлена концевая часть аппарата, причем на виде А кнопка 6 возврата показана в исходном положении, тогда как на виде В она показана в разрезе.
Ведущий винт 8 снабжен резьбой по всей длине его наружной поверхности. Этот винт расположен внутри храпового приводного вала и взаимодействует с внутренней резьбой, выполненной на приводной шестерне 11. Концевая часть ведущего винта 8, выступающая из храпового приводного вала 3, снабжена прикрепленным к ней колпачком 9. Разворот ведущего винта относительно приводного вала предотвращается шлицами, выполненными на внутренней поверхности блокирующей втулки 14 и входящими в соответствующие им канавки, выполненные по длине ведущего винта. Блокирующая втулка удерживается в среднем отсеке 17 корпуса 1 аппарата, прикрепленном к концу этого корпуса двумя витками резьбы. При присоединении к инъектору картриджа с медикаментом чашка 16 для сжатия картриджа будет сжимать пружину 15, передавая нагрузку на блокирующую втулку 14. Зазубренная кромка блокирующей втулки взаимодействует с соответствующими ей элементами на корпусе 1 аппарата, предотвращая поворот блокирующей втулки и обеспечивая поступательное движение ведущего винта 8 вперед при приложении к нему вращательного усилия при освобождении приводной шестерни 11.
От внутренней поверхности кнопки 6 отходит индикатор 6а в форме пальца. На конце индикатора выполнен скошенный зуб 6b, имеющий вертикальную блокирующую поверхность и наклонную приводную поверхность. Когда кнопка отжимается внутрь дозирующей головки 2, зуб 6b взаимодействует с зубьями индикаторного зубчатого венца 2b, охватывающего внутреннюю поверхность этой головки.
Перечень компонентов аппарата, представленных на фиг.1-8, приведен далее в таблице 1.
При использовании инъектора пользователь устанавливает дозу вращением дозирующей головки 2 по часовой стрелке. При вращении дозирующей головки 2 вместе с ней поворачивается верхний конец пружины 4, создавая в ней крутящее усилие. В результате взаимодействия пружинящих пальцев 5а на верхнем конце храпового приводного вала 3 с зубчатым венцом 2 с, сформированным на внутренней поверхности дозирующей головки 2, приводной вал 3 также вращается. На нижнем конце этого вала 3 пружинящие пальцы 5а прощелкивают по зубцам зубчатого венца 11а. Взаимодействие пальцев (зубцов) приводного вала и зубчатого венца 11а препятствует освобождению пружины 4 после каждого прощелкивания. Каждое прощелкивание соответствует повороту конца пружины 4 на заданный угол и соответственно заданной дозе медикамента, подлежащего выведению. Должно быть понятно, что при вращении дозирующей головки приводная шестерня 11 не вращается, т.е. отсутствует осевое перемещение ведущего винта 8. Поэтому никакого выведения медикамента из картриджа (или попадания в картридж воздуха) в ходе операции установки дозы не происходит.
Когда пользователь воздействует на спусковой элемент 12b, происходит расцепление зубчатых венцов на приводном элементе и приводной шестерне 11. Это делает возможным поворот приводной шестерни 11 и конца торсионной пружины 4. При повороте приводной шестерни 11 вокруг ведущего винта 8 этот винт приводится в движение сквозь приводную шестерню, заставляя свой колпачок 9 нажимать на уплотняющую пробку картриджа, перемещая ее внутри корпуса картриджа с выведением медикамента из картриджа по шприцу, присоединенному к картриджу.
Если пользователь установит завышенную дозу, т.е. слишком сильно повернет дозирующую головку 2, он может полностью заглубить кнопку 6 возврата в дозирующую головку 2, преодолевая действие пружины 7. При заглублении кнопки 6 ведущая поверхность зуба 6b, перейдя из исходного положения (см. фиг.8, вид А) в положение, показанное на фиг.8, вид В, вступает в контакт с одним из зубьев индикаторного зубчатого венца 2b. Дальнейшее нажатие создает вращательное усилие, действующее на дозирующую головку 2 в направлении против часовой стрелки до тех пор, пока не будет достигнуто крайнее положение, показанное на виде С фиг.8. Практически одновременно движение вниз перекладин, образующих крест на кнопке 6, позволит пружинящим пальцам 5а сместиться внутрь, позволяя тем самым дозирующей головке 2 и концу пружины 4 поворачиваться под действием энергии, запасенной в пружине, и/или усилия со стороны зубьев. Дозирующая головка 2 сможет поворачиваться до тех пор, пока блокирующая поверхность зуба 6b не вступит во взаимодействие со следующей опорной поверхностью верхнего зубчатого венца. Ни храповой приводной вал 3, ни приводная шестерня 11 в процессе этой операции смены установки не вращаются. Поэтому никакого осевого перемещения ведущего винта 8 не происходит, т.е. медикамент из картриджа не выводится. Таким образом, механизм повторной установки дозы функционирует за счет временного отсоединения дозирующей головки и торсионной пружины от храпового приводного вала, позволяя дозирующей головке вращаться относительно приводного вала. При снятии давления с кнопки 6 возврата пружина 7 кнопки возвращает эту кнопку в ее крайнее наружное (верхнее) положение. При этом пружинящие пальцы 5а снова вступают в зацепление с зубьями зубчатого венца 2 с.
Далее, со ссылками на фиг.9-12, будет описан альтернативный вариант инъектора в форме ручки. Внешне он аналогичен инъектору по фиг.1. Принцип работы этого альтернативного инъектора в части установки дозы и выдачи медикамента аналогичен принципу работы инъектора по фиг.2-8, но в нем использован другой механизм изменения установленной дозы.
Инъектор содержит дозирующую головку 2', которая присоединена к корпусу 1' посредством резьбы. Конец дозирующей головки 2' перекрыт ее колпачком 7', который вращается вместе с дозирующей головкой. Храповой приводной вал 3' снабжен на своем конце фланцем 3а', в котором выполнены три радиальные прорези (см. фиг.12, где на виде А показан приводной вал 3' со снятым фиксатором 6', на виде В показан тот же вал с установленным фиксатором 6', а на виде С установленный фиксатор показан прозрачным). В прорези фланца входят радиальные стержни 5а' храпового плунжера 5', имеющего, по существу, цилиндрическую форму. Этот плунжер с усилием введен в отверстие на конце фланца 3а'. Каждый стержень 5а' представляет собой упругий элемент, изготовленный формованием и снабженный зубом, поверхности которого наклонены под одинаковым углом. Фиксатор 6' плунжера насажен с защелкиванием на фланец 3а', чтобы удерживать храповой плунжер в требуемом положении. Зубья храпового плунжера выступают из концов соответствующих прорезей примерно на 0,5 мм, причем их можно вдавить в прорези (примерно на 0,25 мм) под действием соответствующих пружин.
В собранном инъекторе зубья храпового плунжера 5' взаимодействуют с зубчатым венцом, охватывающим внутреннюю поверхность приводной шестерни 11'. Поверхности зубьев данного венца также имеют одинаковые углы подъема, соответствующие углам подъема зубьев храпового плунжера. Перечень компонентов инъектора, представленных на фиг.9-12, приведен далее в таблице 2.
При использовании инъектора пользователь устанавливает дозу вращением дозирующей головки 2' по часовой стрелке. Прикладываемое им при этом усилие должно быть достаточным для преодоления сопротивления, обусловленного взаимодействием зубьев храпового плунжера 5' и зубчатого венца приводной шестерни 11', которая удерживается от вращения спусковым элементом 12'. В процессе указанного вращения зубья храпового плунжера вдавливаются внутрь фланца храпового приводного вала, что позволяет им перемещаться относительно зубьев зубчатого венца, выполненного на внутренней поверхности приводной шестерни. Если пользователь захочет уменьшить установленную дозу, он поворачивает дозирующую головку против часовой стрелки. Профиль зубьев храпового плунжера допускает такой поворот. Благодаря описанной конструкции отпадает необходимость в кнопке возврата, выполненной отдельно от дозирующей головки, чтобы облегчить изменение установленной дозы.
Специалисту в соответствующей области техники будет понятно, что, не выходя за пределы настоящего изобретения, в описанные варианты аппарата могут быть внесены различные модификации.
Перечень элементов аппарата по изобретению
Таблица 1
1
Корпус аппарата
2
Дозирующая головка с кнопкой возврата
3
Храповой приводной вал
4
Торсионная пружина, связанная с кнопкой возврата
5
Зажимная муфта
6
Кнопка возврата
7
Пружина кнопки возврата
8
Ведущий винт
9
Колпачок ведущего винта
10
Опорная прокладка
11
Приводная шестерня
12b
Спусковой элемент
13
Пружина спускового элемента
14
Блокирующая втулка
15
Пружина чашки
16
Чашка для сжатия картриджа
17
Средний отсек
18
Корпус картриджа
19
Идентифицирующее кольцо
20
Колпачок
Таблица 2
1'
Корпус аппарата
2'
Дозирующая головка
3'
Храповой приводной вал
4'
Торсионная пружина
5'
Храповой плунжер
6'
Фиксатор
7'
Колпачок дозирующей головки
8
Ведущий винт
9
Колпачок ведущего винта
10
Опорная прокладка
11'
Приводная шестерня
12'
Спусковой элемент
13
Пружина спускового элемента
14
Блокирующая втулка
15
Пружина чашки
16
Чашка для сжатия картриджа
17
Средний отсек
18
Корпус картриджа
19
Идентифицирующее кольцо
20
Колпачок