УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНЪЕКЦИЙ, СНАБЖЕННОЕ ТОРСИОННОЙ ПРУЖИНОЙ И ПОВОРОТНЫМ ИНДИКАТОРОМ
DEVICE FOR INJECTIONS FURNISHED WITH TORSIONAL SPRING AND ROTARY INDICATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для инъекций, такому как ручка-инъектор с механизмом взвода, в котором цифровые обозначения, указывающие величину выводимой из устройства дозы, отображаются в пределах угла вращения, превышающего один полный оборот. В частности, указанные обозначения размещены по винтовой линии или, в альтернативном варианте, воспроизводятся на счетчике. Изобретение обеспечивает возможность повышения точности установки дозы.
Уровень техники
В литературе описаны различные типы автоматических устройств для инъекций. В большинстве из них используются индикаторы дозы в виде шкальных барабанов или лимбов (дисков), а также другие поворотные индикаторы такого типа, причем при установке дозы их можно поворачивать только на угол менее одного полного оборота. Это обстоятельство накладывает ограничение на достижимое угловое разрешение при установке дозы, что, в свою очередь, ограничивает точность указанной процедуры.
В существующих устройствах для инъекций шкала установки дозы, расположенная на наружной поверхности барабана или лимба, содержит не более 42 делений с шагом, равным 2. Такая, достаточно грубая градуировка шкалы относительно шага ограничивает точность при установке дозы.
Примеры барабанов или лимбов, рассчитанных только на один полный оборот, можно найти, в частности, в патентных документах US 5725508, ЕР 0338806 или US 5104380.
В международной заявке WO 02/053214 описано автоматическое устройство для инъекций, снабженное индикаторным барабаном для индикации дозы, который можно поворачивать на угол, превышающий один полный оборот. Однако для перемещения поршневого штока по направлению к дистальному концу устройства в данном случае использована линейная пружина. Очевидно, что устройство с пружиной такого типа предусматривает осевые смещения в результате сжатия и растяжения пружины в направлении оси устройства. Это линейное перемещение можно легко использовать, чтобы обеспечить перемещения индикаторного барабана в осевом направлении. Тем не менее, у такого подхода имеется недостаток, который заключается в том, что по отношению к зависимости усилия от сжатия линейные пружины обладают слишком нелинейной характеристикой. Кроме того, у линейной пружины относительно велики механические люфты. Таким образом, из-за проблем, связанных с нелинейными свойствами и относительно большими люфтами, возникает необходимость в устройствах указанного назначения, имеющих более эффективные системы обеспечения инъекции с линейной характеристикой.
Перечисленные выше проблемы можно устранить, применяя, вместо линейной, торсионную пружину. Устройство для инъекций, использующее торсионную пружину, концептуально отличается от устройств на основе линейной пружины отсутствием собственного аксиального перемещения пружины, помогающего пользователю выводить из устройства дозу лекарственного препарата. Из многих преимуществ устройств указанного назначения на основе торсионного принципа, по всей вероятности, важнейшим является линейность характеристики торсионных пружин в большом рабочем интервале.
Раскрытие изобретения
Таким образом, имеет место потребность в устройстве для инъекций на основе торсионной пружины, которое обеспечивало бы улучшенную и более удобную для пользователя процедуру установки дозы. Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка такого устройства, снабженного расширенной шкалой доз с высоким разрешением.
Изобретение решает указанную задачу посредством устройства для инъекций, содержащего:
- элемент, устанавливающий дозу, подлежащую выведению из устройства для инъекций,
- торсионную пружину, функционально связанную с элементом, устанавливающим дозу, и
- индикаторный элемент, выполненный с возможностью поворота и адаптированный для отображения дозы, выводимой из устройства для инъекций, в соответствии с положением элемента, устанавливающего дозу, при этом указанный индикаторный элемент установлен с возможностью поворота в пределах угла, соответствующего, по меньшей мере, одному полному обороту.
Индикаторный элемент можно адаптировать для перемещения между двумя крайними положениями. Указанные положения могут определять (задавать) его рабочий интервал перемещения вдоль оси устройства. С этим интервалом можно ассоциировать, по существу, линейный рабочий интервал торсионной пружины. Этот рабочий интервал, используемый для перемещения индикаторного элемента между двумя крайними положениями, может составлять только часть реального рабочего интервала, обеспечиваемого торсионной пружиной. Таким образом, при функционировании устройства используется только небольшой линейный участок реального рабочего интервала указанной пружины.
Индикаторный элемент может содержать индикаторный барабан. На внешней поверхности барабана по винтовой линии размещены цифровые обозначения.
Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения устройство для инъекций может дополнительно содержать корпус и поршневой шток, имеющий резьбовую наружную поверхность с направляющей, ориентированной вдоль указанной наружной поверхности резьбового штока.
При этом элемент, устанавливающий дозу, выполнен с возможностью поворота, снабжен направляющей, выполненной на его внутренней поверхности, и образует канал для поршневого штока.
Устройство содержит также поворотный приводной элемент, выполненный с возможностью, по меньшей мере, своей частью взаимодействовать, по меньшей мере, с частью направляющей поршневого штока для приведения в движение поршневого штока.
При этом индикаторный барабан имеет участок, взаимодействующий, по меньшей мере, с частью направляющей элемента, устанавливающего дозу, причем элемент, устанавливающий дозу, и индикаторный барабан выполнены с возможностью взаимного перемещения, а индикаторный барабан имеет наружную резьбовую поверхность, взаимодействующую с внутренним резьбовым участком корпуса. В результате при повороте элемента, устанавливающего дозу, индикаторный барабан совершает комбинированное поступательное и поворотное перемещение относительно корпуса.
Кроме того, устройство для инъекций имеет резьбовой участок, взаимодействующий с наружной резьбовой поверхностью поршневого штока, так что поворот поршневого штока относительно корпуса приводит к продольному перемещению поршневого штока.
Должно быть понятно, что направляющая поршневого штока необязательно проходит по всей его длине. В некоторых вариантах она может покрывать указанную длину только частично. Кроме того, эта направляющая может иметь вид паза или канавки, ориентированных в продольном направлении штока. В порядке альтернативы можно придать указанной направляющей форму плоской поверхности или двух противолежащих плоских поверхностей.
Должно быть понятно также, что возможны и другие конструкции, различающиеся, например, местоположением резьбового участка индикаторного барабана.
Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения устройство для инъекций также дополнительно содержит корпус и поршневой шток, имеющий резьбовую наружную поверхность с направляющей, ориентированной вдоль указанной наружной поверхности резьбового штока.
При этом элемент, устанавливающий дозу, выполнен с возможностью поворота, снабжен направляющей, выполненной на его внутренней поверхности, и образует канал для поршневого штока.
Устройство содержит также поворотный приводной элемент, имеющий резьбовой участок, взаимодействующий, по меньшей мере, с частью наружной резьбовой поверхности поршневого штока.
При этом индикаторный барабан имеет участок, взаимодействующий, по меньшей мере, с частью направляющей элемента, устанавливающего дозу, причем элемент, устанавливающий дозу, и индикаторный барабан выполнены с возможностью взаимного перемещения, а индикаторный барабан имеет наружную резьбовую поверхность, взаимодействующую с внутренним резьбовым участком корпуса. В результате при повороте элемента, устанавливающего дозу, индикаторный барабан совершает комбинированное поступательное и поворотное перемещение относительно корпуса.
Кроме того, устройство для инъекций имеет участок, по меньшей мере, часть которого взаимодействует с направляющей поршневого штока, так что поворот приводного элемента относительно корпуса приводит к продольному перемещению поршневого штока.
Приводной элемент можно адаптировать для присоединения к элементу, устанавливающему дозу, через храповой механизм. Данный храповой механизм выполнен таким образом, что позволяет поворачивать элемент, устанавливающий дозу, в обоих направлениях так, что дозу можно увеличить или уменьшить. Вследствие усилия, приложенного к храповому механизму торсионной пружиной, элемент, устанавливающий дозу, будет удерживаться в любом положении (т.е. на том значении дозы, к которому его подвели).
Элемент, устанавливающий дозу, можно выполнить с возможностью его отсоединения от приводного элемента. Такое отсоединение можно реализовать различным образом, например, отведя указанный элемент в осевом направлении устройства. Расстояние, на которое осуществляется такое отведение, должно превышать величину, достаточную для отделения элемента, устанавливающего дозу, или приводного элемента от зуба храпового механизма. Можно использовать также и другие механизмы рассоединения, предусматривающие, например, проталкивание элемента, устанавливающего дозу, или его прокручивание.
Торсионную пружину можно поместить между корпусом и элементом, устанавливающим дозу, причем так, чтобы при повороте элемента, устанавливающего дозу, вокруг поршневого штока происходил взвод торсионной пружины. Можно использовать спиральную торсионную пружину, установленную соосно с поршневым штоком и соединяющую корпус и элемент, устанавливающий дозу, таким образом, что поворот указанного элемента взводит торсионную пружину.
Кроме того, устройство для инъекций может содержать блокирующий элемент, который выполнен с возможностью фиксировать поршневой шток от поворота относительно корпуса, когда блокирующий элемент находится в положении блокировки. Такую фиксацию можно обеспечить за счет ввода блокирующего элемента в контакт с направляющей поршневого штока непосредственно или через приводной элемент. Далее, устройство для инъекций может содержать пусковую кнопку, обеспечивающую возможность выведения блокирующего элемента из положения блокировки. Предпочтительно поместить указанную кнопку в дистальной части устройства для инъекций.
Устройство по изобретению может дополнительно содержать первый стопорный элемент для определения конечного положения индикаторного барабана. Такое положение может соответствовать установке максимальной дозы. Другое крайнее положение барабана, задаваемое вторым стопорным элементом, может определять прекращение выведения доз. Стопорные элементы можно сформировать в виде интегральных участков внутренней поверхности корпуса.
В третьем варианте осуществления изобретения индикаторный элемент может содержать счетчик, снабженный двумя или более индикаторными лимбами, на наружной поверхности которых нанесены цифровые обозначения. В частности, в этом третьем варианте счетчик может иметь первый и второй лимбы. При повороте элемента, устанавливающего дозу, первый лимб поворачивается, например, посредством зубчатого механизма, такого как планетарная зубчатая передача. При этом первый лимб может содержать цифровые обозначения (числа) с шагом, равным единице. Шкала этого лимба может содержать значения от 0 до 9. Второй лимб, следующий за первым, также содержит цифровые обозначения с шагом, равным единице. Однако он с таким же шагом "считает" количество полных оборотов первого лимба или, в альтернативном случае, число десятков на первом лимбе
Краткое описание чертежей
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых
фиг.1 иллюстрирует, в продольном сечении, первый вариант осуществления устройства для инъекций согласно изобретению,
фиг.2 иллюстрирует первый вариант осуществления устройства для инъекций согласно изобретению в продольном сечении, на виде, повернутом на 90° относительно изображения по фиг.1,
фиг.3 - в продольных сечениях, в увеличенном масштабе, первый вариант осуществления изобретения,
фиг.4 - в продольных сечениях, в увеличенном масштабе, второй вариант осуществления изобретения,
фиг.5 - в продольных сечениях, в увеличенном масштабе, третий вариант осуществления изобретения.
Возможны различные модификации и альтернативные формы изобретения, причем конкретные варианты его осуществления, представленные на чертежах и более подробно описанные далее, приведены только в качестве примеров. Должно быть понятно, что изобретение не следует ограничивать частными описанными вариантами. Более того, оно охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, лежащие в границах идеи и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой.
Осуществление изобретения
В своем наиболее общем аспекте настоящее изобретение относится к устройству для инъекций, содержащему торсионную пружину в комбинации с поворотным механизмом индикатора доз, причем указанный механизм сконструирован с возможностью вращения, по меньшей мере, на один полный оборот (например, в пределах угла, превышающего 360°). Механизму индикатора доз можно придать, например, вид барабана (см. фиг.1-4) или взаимосвязанных лимбов (см. фиг.5), которые выполняют функцию счетчика. Для увеличения углового разрешения относительно известных механизмов такого назначения для механизма по настоящему изобретению обеспечена возможность поворачиваться в пределах угла вращения, соответствующего, по меньшей мере, одному полному обороту. Вследствие того, что индикация выводимой из устройства дозы происходит, по меньшей мере, в пределах одного полного оборота, на шкалу установки дозы можно нанести, по меньшей мере, 50, 60, 70, 80, 90 или 100 делений с шагом, равным единице.
Фиг.1-3 в продольных сечениях иллюстрируют устройство для инъекций согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Доза лекарственного препарата, выводимая из устройства, устанавливается поворотом элемента 1, устанавливающего дозу. Указанный элемент связан с корпусом 5 устройства через торсионную пружину 12. При повороте указанного элемента 1 с целью установки дозы, выводимой из устройства, в пружине 12 аккумулируется энергия. Эту энергию можно высвободить посредством отключения блокирующего элемента 4. В результате поршневой шток повернется и переместится в сторону дистального конца устройства. Перемещение поршневого штока 2 в указанном направлении вызывается его поворотным перемещением за счет того, что шток имеет резьбовую наружную поверхность. Витки резьбы указанного штока сцепляются и взаимодействуют с резьбовым участком 3 устройства, что и вызывает аксиальное перемещение штока в сторону дистального конца устройства.
Внутренняя поверхность корпуса 5 устройства для инъекций снабжена резьбой 10. Витки данной резьбы адаптированы для сцепления и взаимодействия с витками наружной резьбы 8 индикаторного (шкального) барабана 9. Указанный барабан взаимодействует с направляющей 11 скольжения элемента 1 таким образом, что он может скользить по направляющей 11 вдоль оси устройства.
Когда при установке дозы элемент 1, устанавливающий дозу, поворачивается, вместе с ним поворачивается индикаторный барабан 9, смещаясь в осевом направлении относительно корпуса 5 устройства. В корпусе предусмотрено окно, через которое пользователь может наблюдать реальный объем устанавливаемой дозы по цифровым обозначениям (не показаны), расположенным по винтовой линии на внешней поверхности барабана 9.
Преимуществом указанного расположения цифровых обозначений (чисел) является более высокое угловое разрешение, реализуемое при установке дозы. В результате дозу можно установить с существенно повышенной точностью. Такой результат достигается вследствие того, что по сравнению с обозначениями, помещенными на одной высоте, винтообразная линия позволяет расположить на индикаторном барабане 9 большее количество цифровых обозначений.
Индикаторный барабан 9 выполнен с возможностью обратного поворота в исходное положение после вывода дозы из устройства для инъекций. Тем самым он приводится в состояние готовности для установки новой дозы. Сказанное относится и к устройству для инъекций, использующему в качестве измерителя дозы счетчик.
Как уже упоминалось, поршневой шток 2 снабжен наружной резьбовой поверхностью. Указанная поверхность сцепляется и взаимодействует с резьбовым участком 3 устройства для инъекций. Шток 2 приводится в движение приводным элементом 6, который взаимодействует с направляющей штока. Аксиальное перемещение штока осуществляется при его повороте в результате взаимодействия с резьбовым участком 3 устройства. Предусмотрена возможность зафиксировать (заблокировать) приводной элемент 6 блокирующим элементом 4. Находясь в заблокированном положении, элемент 6 не может повернуться. Для его высвобождения пользователь устройством может активировать подпружиненную нажимную кнопку 17. Как следствие, приводной элемент 6 поворачивает поршневой шток 2 в результате его взаимодействия с резьбовым участком 3 корпуса, и шток, поворачиваясь, перемещается в сторону дистального конца устройства. Таким образом, после высвобождения приводного элемента 6 устройство автоматически осуществляет выведение дозы. Во время указанной процедуры индикаторный барабан возвращается к нулевой отметке.
Элемент 1, устанавливающий дозу, и приводной элемент 6 механически соединены через самостопорящийся храповой механизм 13. Предпочтительно, чтобы указанный механизм имел пилообразные зубья с приблизительно вертикально ориентированными боковыми гранями.
Чтобы отменить или уменьшить уже установленную дозу, элемент 1, устанавливающий дозу, сконструирован с возможностью втягиваться вдоль оси устройства на расстояние, соответствующее высоте зуба храпового механизма 13. Таким образом, оттягивая указанный элемент в обратном направлении и тем самым отсоединяя его от приводного элемента 6, уже установленную дозу можно уменьшить или даже отменить. Степень уменьшения очевидным образом зависит от угла поворота элемента 1 (в направлении, противоположном направлению его поворота при установке дозы).
Самотормозящийся храповой механизм можно сформировать в виде отдельного компонента, имеющего два взаимодействующих элемента. В альтернативных вариантах один из этих элементов можно включить в виде неразъемной составной части в элемент 1, устанавливающий дозу, или в приводной элемент 6.
На фиг.4 показан второй вариант осуществления настоящего изобретения. В отличие от первого варианта, в данном случае приводной элемент 6 имеет резьбовой участок, взаимодействующий с наружной резьбовой поверхностью поршневого штока 2. Главным же отличием является тот факт, что шток 2 больше не имеет возможности поворачиваться относительно корпуса 5. Такая взаимосвязь, исключающая поворот, обеспечивается тем, что корпус устройства снабжен выступом 14, который, по меньшей мере, частично контактирует с направляющей 7 поршневого штока 2. Таким образом, когда приводной элемент 6 получает возможность свободно поворачиваться относительно корпуса 5, шток 2 будет поступательно перемещаться по оси устройства.
На фиг.5 показан третий вариант осуществления настоящего изобретения. В данном случае индикаторный барабан, используемый в первом и втором вариантах, заменен счетчиком, снабженным двумя лимбами 15, 16. В принципе, количество лимбов можно выбрать произвольным образом, но для упрощения описания счетчик, представленный на фиг.5, имеет только два лимба. Счетчик функционирует следующим образом. При повороте элемента 1, устанавливающего дозу, через используемую в некоторых вариантах планетарную зубчатую передачу 17 поворачивается ближайший к нему лимб 15. Он содержит цифровые обозначения с шагом, равным единице. На указанном лимбе может иметься 10 делений, распределенных по одной шкале в интервале от 0 до 9, или, в альтернативном случае, 20 делений, распределенных по двум шкалам с интервалом для каждой от 0 до 9.
Второй лимб 16, следующий за первым, также содержит цифровые обозначения с шагом, равным единице. Однако он "считает" (т.е. показывает) количество полных оборотов первого лимба. Альтернативно, он показывает количество десятков на первом лимбе. В альтернативном варианте, в котором первый лимб имеет шкалу с 20 делениями, второй лимб "считает" количество полуоборотов первого лимба.