УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОРШНЯ ВНУТРИ КАРТРИДЖА
DEVICE FOR PISTON MOVEMENT INSIDE CARTRIDGE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для перемещения поршня внутри картриджа, к системе, содержащей устройство, а также к способу применения устройства согласно вводным частям независимых пунктов формулы изобретения.
Предпосылки создания изобретения
Типичная проблема при распределении или дозировании жидкости из картриджа, например при дозировании инсулина из картриджа с инсулином с помощью автоматического инсулинового насоса, заключается в том, чтобы не только обеспечить, чтобы для дозирования жидкости поршень мог продвигаться внутри корпуса картриджа контролируемым образом, но и чтобы поршень не мог быть всосан внутрь корпуса картриджа в результате разности давлений между передней и задней стороной поршня.
Кроме того, при наполнении картриджа жидкостью из резервуара с жидкостью путем отведения поршня назад внутри корпуса картриджа еще одна проблема заключается в том, чтобы обеспечить, чтобы, хотя и может быть использован максимальный ход поршня, не было риска того, что поршень будет вытянут из цилиндрического корпуса.
Из уровня техники известны разные подходы к решению этих проблем.
Известно, что для распределения или дозирования жидкости из картриджа или для наполнения картриджа жидкостью с помощью автоматического устройства корпус картриджа фиксируют внутри устройства и соединяют поршень с помощью резьбового соединения со штоком поршня устройства, посредством которого он может быть продвинут вперед и/или отведен назад контролируемым образом внутри корпуса картриджа в пределах своего расчетного хода.
Кроме того, из уровня техники известно, что для ручного наполнения картриджей или шприцевых узлов предусматривают физический стопор для положения в конце корпуса картриджа или цилиндра шприцевого узла, который предотвращает извлечение поршня из корпуса картриджа или цилиндра шприца.
Кроме того, известны картриджи или шприцевые узлы, имеющие поршень, который обеспечивает, на своей задней стороне, подвижные соединительные средства, которые, надежным образом, входят в зацепление со специально приспособленным штоком поршня, как только этот шток поршня продвигается к задней стороне поршня и как только он соединяется со штоком поршня, освобождают шток поршня только в том случае, если они отводятся назад штоком поршня мимо определенного положения внутри корпуса картриджа или цилиндра шприца.
Кроме того, из EP 0337252 A1 известен картридж, имеющий поршень, который предусматривает, на своей задней стороне, резьбовой штырь для его соединения со штоком поршня, причем этот резьбовой штырь образован элементом, который отсоединяется от поршня, как только поршень отводится назад в определенное положение внутри корпуса картриджа штоком поршня, навинченным на резьбовой штырь.
Однако известные решения, использующие резьбовое соединение для связи поршня со штоком поршня, страдают от того недостатка, что они требуют комплексного относительного перемещения между поршнем и штоком поршня для установления и разъединения соединения, что является нежелательным, так как это требует от пользователя определенного умения или, в случае с автоматическим устройством, сложной механической системы для контролирования перемещения штока поршня. Также имеется тот недостаток, что на качество устанавливаемого соединения и на возможность снять его позже влияет трение между поршнем и корпусом картриджа или цилиндром шприца, так как это трение определяет крутящий момент, который может быть приложен к резьбовому соединению.
Решения, предусматривающие физический стопор для поршня в конце корпуса картриджа или цилиндра шприцевого узла, имеют тот недостаток, что при изготовлении картриджа или шприцевого узла требуются дополнительные рабочие стадии, что увеличивает затраты на изготовление.
Решения, предусматривающие подвижные соединительные средства на задней стороне поршня, которые освобождают шток поршня, как только шток отводится назад в определенное положение, или предусматривающие элемент для соединения со штоком поршня, который (элемент) отсоединяется от поршня, как только поршень отводится назад в определенное положение, имеют тот недостаток, что поршень имеет сложную конструкцию и в результате является трудным для изготовления и дорогостоящим.
Все известные решения страдают от того недостатка, что они требуют относительно дорогостоящих конструкций картриджа или шприцевого узла, которые уменьшают их привлекательность для применения в областях, где картридж или шприцевой узел должны быть недорогим изделием одноразового использования, как, например, самонаполняемый инсулиновый картридж для лечения диабета.
Поэтому в этой области существует общая потребность в улучшениях.
Краткое описание изобретения
Цель раскрытия заключается в том, чтобы представить решения, которые, по меньшей мере, частично предотвращают недостатки уровня техники.
Эти и другие цели по существу достигнуты устройством для перемещения поршня внутри картриджа, системой и способом по независимым пунктам формулы изобретения. Дополнительные благоприятные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов формулы и описания.
Первый аспект раскрытия касается устройства для перемещения поршня внутри картриджа, имеющего корпус картриджа и размещенный в нем поршень, который является перемещаемым вдоль продольной оси корпуса картриджа. Такие картриджи, в общем, могут быть описаны как герметичные емкости, содержащие корпус емкости с цилиндрическим внутренним пространством, определяющим продольную ось, и с поршнем, размещенным во внутреннем пространстве, который герметично примыкает к граничным стенкам внутреннего пространства и является подвижным внутри внутреннего пространства вдоль продольной оси, чтобы увеличивать или уменьшать объем герметичного пространства, определенного граничными стенками внутреннего пространства и передней поверхностью поршня.
Такое устройство в соответствии с первым аспектом раскрытия для перемещения поршня внутри картриджа, имеющего корпус картриджа и размещенный в нем поршень, перемещаемый вдоль продольной оси корпуса картриджа, содержит первую часть, имеющую первые соединительные средства для разъемного соединения корпуса картриджа с первой частью таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имеется неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между корпусом картриджа и первой частью; и вторую часть, имеющую вторые соединительные средства для разъемного соединения поршня картриджа со второй частью таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имеется неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между поршнем и второй частью. Указанные первая и вторая части выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга, чтобы производить, при предназначенном использовании устройства, по меньшей мере, перемещение вперед поршня, соединенного со второй частью, внутри корпуса картриджа, соединенного с первой частью, вдоль продольной оси корпуса картриджа. Вторые соединительные средства выполнены таким образом, что для установления и разъединения неподвижного соединения и/или фрикционного соединения с поршнем их форма может быть обратимо изменена.
Соединения, которые могут быть установлены с помощью первых и вторых соединительных средств между первой частью и корпусом картриджа и между поршнем и второй частью, в каждом случае должны быть больше, чем фрикционные силы между поршнем и граничными стенками корпуса картриджа при перемещении поршня внутри картриджа и, дополнительно, силы, создаваемые при операции наполнения и/или распределения картриджа в результате разностей давления, установленных между передней и задней стороной поршня. Первая часть и вторая часть выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга таким образом, что, когда при предназначенном использовании устройства, например наполнении картриджа жидкостью или дозировании жидкости из содержащего жидкость картриджа, корпус картриджа соединяется через первые соединительные средства описанным выше образом с первой частью, а поршень картриджа соединяется через вторые соединительные средства описанным выше образом со второй частью, по меньшей мере, перемещение поршня вперед вдоль продольной оси корпуса картриджа может быть осуществлено посредством их относительного перемещения. Вторые соединительные средства выполнены таким образом, что для установления и разъединения неподвижного соединения и/или фрикционного соединения с поршнем их форма может быть обратимо изменена.
За счет такой конструкции устройства становится возможным создание системы в соответствии со вторым аспектом раскрытия, содержащей устройство в соответствии с первым аспектом раскрытия и картридж, специально приспособленный для разъемного соединения с первыми и вторыми соединительными средствами устройства описанным образом, причем картридж может иметь простую, недорогую конструкцию, таким образом делая систему привлекательной для использования в областях, где картридж должен быть недорогим изделием одноразового использования, как, например, для использования в качестве системы для наполнения самонаполняемых инсулиновых картриджей для лечения диабета или в качестве системы для дозирования или распределения, соответственно, инсулина из картриджа одноразового использования.
В одном благоприятном варианте осуществления такого устройства в соответствии с первым аспектом раскрытия, особенно подходящего для использования при наполнении картриджа жидкостью, например жидким лекарством, таким как инсулин, первая и вторая части устройства выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга таким образом, что при предназначенном использовании устройства, например для наполнения картриджа жидкостью, они могут осуществлять перемещение вперед и назад поршня, соединенного со второй частью, вдоль продольной оси корпуса картриджа внутри корпуса картриджа, соединенного с первой частью.
Такое благоприятное устройство содержит первую часть, имеющую первые соединительные средства для разъемного соединения корпуса картриджа подлежащего наполнению картриджа с первой частью таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имеется неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между корпусом картриджа и первой частью; и вторую часть, имеющую вторые соединительные средства для разъемного соединения поршня подлежащего наполнению картриджа со второй частью таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имеется неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между поршнем и второй частью. Такие первая и вторая части выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга для осуществления, при предназначенном использовании устройства, перемещения вперед и назад поршня, соединенного со второй частью внутри корпуса картриджа, соединенного с первой частью, вдоль продольной оси корпуса картриджа. Вторые соединительные средства выполнены таким образом, что для установления и снятия неподвижного соединения и/или фрикционного соединения с поршнем их форма может быть обратимо изменена.
Благоприятным образом, устройство имеет приводное средство для перемещения первой и второй частей относительно друг друга, как, например, работающий от батареи электродвигатель со специальной шестеренчатой и рычажной передачей. Такие устройства могут быть автоматизированы и таким образом обеспечивают возможность удобного использования без специальных навыков.
В еще одном благоприятном варианте осуществления устройства вторые соединительные средства выполнены таким образом, что изменение их формы может частично или исключительно быть осуществлено за счет контакта с поршнем и/или корпусом картриджа, например, посредством силы контакта, которая действует на механизм рычажной передачи вторых соединительных средств, что, в результате, изменяет форму вторых соединительных средств, или, например, посредством электрического контактного переключателя, который инициирует изменение формы вторых соединительных средств посредством механизма с электрическим приводом. Концепция соединения имеет то преимущество, что соединение между поршнем и вторыми соединительными средствами устанавливается, когда они приводятся в конкретное положение относительно друг друга, и, таким образом, нет необходимости в отдельной идентификации положения поршня и второй части для установления соединения.
В еще одном благоприятном варианте осуществления устройства вторые соединительные средства выполнены таким образом, что изменение их формы может быть частично или исключительно осуществлено посредством средств управления устройства, как, например, посредством работающего от электропривода механизма рычажной передачи, который в зависимости от положения второй части относительно первой части изменяет форму вторых соединительных средств. Эта концепция имеет то преимущество, что соединение между поршнем и вторыми соединительными средствами может быть установлено независимо от предыдущего контакта между поршнем или корпусом картриджа и вторыми соединительными средствами и таким образом без подвода к поршню или корпусу картриджа каких-либо сил посредством вторых соединительных средств перед установлением соединения.
Благоприятным образом, устройство выполнено так, что форма вторых соединительных средств может изменяться или может только изменяться, когда первая и вторая части занимают конкретное положение относительно друг друга. Эта функциональность обеспечивает то, что соединение между второй частью устройства и поршнем картриджа может или может быть установлено и разъединено только в конкретном относительном положении первой и второй частей относительно друг друга, например, может или может быть установлено и разъединено только в относительных положениях, которые соответствуют полностью отведенному назад положению поршня картриджа, помещенного в устройство для наполнения, что было бы полезно в устройствах, которые предназначены для наполнения картриджей, или, например, может или может быть установлено только в относительном положении, которое соответствует полностью отведенному назад положению поршня картриджа, принятого в устройстве для распределения жидкости из него, и может или может быть разъединено только в относительном положении, которое соответствует полностью продвинутому вперед положению поршня картриджа, что было бы полезно в устройствах для распределения жидкости из картриджа.
В еще одном благоприятном варианте осуществления устройство выполнено таким образом, что форма вторых соединительных средств автоматически изменяется, когда первая и вторая части перемещаются в конкретное положение относительно друг друга и/или перемещаются из конкретного положения относительно друг друга. Это дает то преимущество, что устройство имеет несложную концепцию управления и является легким для понимания и использования даже для необученного лица.
Для того чтобы обеспечить, что освобождение вторых соединительных средств и последующее снятие корпуса картриджа с первой части не приведет к вытягиванию поршня из корпуса картриджа, кроме того, является благоприятным, что устройство выполнено таким образом, что форма вторых соединительных средств может или может быть изменена на соединенное или сцепленное состояние, когда корпус картриджа картриджа соединился с первой частью посредством первых соединительных средств и/или что форма вторых соединительных средств автоматически изменяется на освобожденное состояние, когда, после того как корпус картриджа картриджа соединился с первой частью посредством первых соединительных средств, первые соединительные средства разъединяются.
В еще одном благоприятном варианте осуществления устройство выполнено таким образом, что вторая часть является подвижной относительно первой части вперед и назад между полностью отведенным назад положением и полностью продвинутым вперед положением вдоль продольной оси, чтобы осуществить, при предназначенном использовании устройства, перемещение вперед и назад поршня внутри корпуса картриджа. В этом варианте форма вторых соединительных средств благоприятным образом изменяется автоматически, когда вторая часть переводится в полностью отведенное назад положение и/или выводится из полностью отведенного назад положения.
Например, устройство может быть выполнено таким образом, что форма вторых соединительных средств автоматически изменяется от состояния освобождения к состоянию соединения или зацепления, когда, начиная с полностью отведенного назад положения, инициируется перемещение вперед второй части. Более благоприятным образом, форма вторых соединительных средств также автоматически изменяется обратно к состоянию освобождения, когда вторая часть, после перемещения вперед, снова достигает полностью отведенного назад положения. Такие устройства являются особенно подходящими в качестве наполнительных устройств для самонаполняемых картриджей.
В еще одном благоприятном варианте осуществления устройства вторые соединительные средства содержат зажимной механизм, имеющий по меньшей мере два зажимных рычага, форма которых может быть изменена посредством закрывающего и открывающего перемещения зажимных рычагов. Эти зажимные рычаги содержат выступы, простирающиеся от них для зацепления с радиальными подрезами, образованными в поршне подлежащего наполнению картриджа. С помощью такого зажимного механизма вторые соединительные средства, которые могут изменять свою форму, чтобы устанавливать и разъединять соединение с поршнем картриджа, могут быть сделаны доступными надежным и экономичным образом.
Благоприятным образом, устройство выполнено таким образом, что зажимной механизм может открываться и закрываться средствами управления устройства, которые, для этого, приводятся в контакт с контактными поверхностями зажимных рычагов и перемещаются относительно этих контактных поверхностей в направлении продольной оси корпуса картриджа для открывания или закрывания зажимного механизма. Таким образом, зажимной механизм может быть приведен в действие простым способом и с минимумом дополнительных подвижных деталей.
Кроме того, в описанном выше варианте является благоприятным то, что устройство выполнено таким образом, что зажимной механизм направлен в направляющих для линейного перемещения и может двигаться вперед и назад посредством барабанного кулачка, который может вращаться приводным средством.
Связь между кулачковым кругом и зажимным механизмом благоприятным образом реализуется тем, что зажимной механизм содержит штифт или шпонку, который (которая) движется в канавке, образованной в кулачковом круге. Таким образом, в таком варианте устройства зажимной механизм соединен с кулачковым кругом посредством штифта или шпонки, образованного (образованной) на зажимном механизме, который (которая) движется в канавке, образованной в кулачковом круге. Такая связь для генерирования перемещения второй части относительно первой части является простой по конструкции, недорогой в изготовлении и надежной в работе.
В особо благоприятном варианте такого устройства зажимной механизм может быть открыт и закрыт средствами управления устройством, которые также работают посредством кулачкового круга. В результате, происходит вынужденное механическое соединение между перемещением первой и второй части относительно друг друга и изменение формы вторых соединительных средств.
В еще более благоприятном варианте такого осуществления эти средства управления для открывания и закрывания зажимного механизма содержат толкатель, который может быть отжат надрезом, образованным на кулачковом круге, тем самым сжимая рычаги зажимного механизма. При такой конструкции получается простой и надежный механизм для управления изменением формы вторых соединительных средств и относительное перемещение между первой и второй частями устройства.
Кроме того, в указанных выше вариантах, в которых и относительное перемещение между первой и второй частями, и открывание и закрывание зажимного механизма управляется общим кулачковым кругом, благоприятным является то, что кулачковый круг выполнен таким образом, что пока зажимной механизм открывается и закрывается средствами управления, действующими посредством кулачкового круга, зажимной механизм, который является деталью второй части устройства, удерживается кулачковым кругом в полностью отведенном назад положении. За счет этой концепции управления является возможным обеспечивать то, что зажимной механизм соединяется с поршнем картриджа в определенном положении.
Как преимущество, кулачковый круг соединен с приводным устройством, например, электродвигателем с соответствующей передачей и управлением посредством вращательно гибкой соединительной муфты. За счет этого, если кулачковый круг вращается вперед и назад между двумя физическими стопорами, управление приводным устройством может быть реализовано без риска перегрузки компонентов в результате последних пиков вращающего момента посредством контроля расхода энергии приводного устройства и посредством остановки приводного устройства или реверса направления его вращения, как только будет обнаружен конкретный расход энергии, например, в случае с электродвигателем, определенный электрический ток. Однако рассматриваются и другие концепции управления, например, включающие датчики, которые детектируют определенные относительные положения первой и второй частей или определенные углы вращения кулачкового круга.
В еще одном благоприятном варианте устройство в соответствии с первым аспектом раскрытия является устройством для наполнения картриджа жидкостью из резервуара с жидкостью или для распределения или дозирования жидкости из картриджа, содержащего жидкость, прежде всего жидкое лекарство, прежде всего инсулин. В этих случаях применения преимущества раскрытия становятся особенно очевидными.
Второй аспект раскрытия касается системы, содержащей устройство согласно первому аспекту раскрытия и картридж, имеющий корпус картриджа и поршень, расположенный в нем с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса картриджа. Корпус картриджа специально приспособлен к разъемному соединению с первыми соединительными средствами первой части устройства таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имеется неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между корпусом картриджа и первой частью. Поршень картриджа специально приспособлен к разъемному соединению со вторыми соединительными средствами второй части таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имеется неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между поршнем и второй частью.
Соединения, которые могут быть установлены между первой частью и корпусом картриджа и между поршнем и штоком поршня, в каждом случае больше, чем силы трения между поршнем и граничными стенками корпуса картриджа при перемещении поршня внутри картриджа, и силы, создаваемые при предназначенном использовании системы, например наполнении картриджа жидкостью и/или распределении жидкости из картриджа, в результате разностей давления между передней и задней стороной поршня.
Так как в системе согласно второму аспекту раскрытия картридж может иметь простую, недорогую конструкцию, система является привлекательной для использования в областях, где картридж должен быть недорогим изделием одноразового пользования, как, например, для использования в качестве системы для наполнения самонаполняемых инсулиновых картриджей для терапии диабета или в качестве системы для дозирования или распределения, соответственно, инсулина из одноразового картриджа.
В одном благоприятном варианте осуществления такой системы согласно второму аспекту раскрытия поршень картриджа на своей задней стороне содержит по меньшей мере один радиальный подрез. Вторые соединительные средства второй части устройства содержат подвижные детали и выполнены таким образом, что когда корпус картриджа соединяется первыми соединительными средствами с первой частью, а вторая часть движется к поршню и перемещает поршень в направлении внутреннего пространства корпуса картриджа, подвижные детали перемещаются, прежде всего против пружинящих сил, по меньшей мере, частично за счет контакта с поршнем и/или с корпусом картриджа, из положения, в котором отсутствует зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, в положение, в котором они входят в зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа существует неподвижное соединение между поршнем и второй частью. Когда, во время последующего перемещения поршня назад внутри корпуса картриджа, осуществляемого второй частью, поршень достигает конкретного отведенного назад положения внутри корпуса картриджа, подвижные детали перемещаются, прежде всего, за счет пружинящих сил, из положения, в котором они входят в зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, в положение, в котором отсутствует зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом.
В одном благоприятном варианте такой системы поршень картриджа на своей задней стороне содержит по меньшей мере один радиальный подрез. Вторые соединительные средства второй части содержат подвижные детали и выполнены таким образом, что когда корпус картриджа соединяется посредством первых соединительных средств с первой частью, когда вторая часть расположена в полностью отведенном назад положении или в конкретном почти полностью отведенном назад положении, и когда инициируется перемещение вперед второй части, подвижные детали, прежде всего за счет пружинящих сил, по меньшей мере, частично управляемые средствами управления, перемещаются из положения, в котором отсутствует зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, в положение, в котором они входят в зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имеется неподвижное соединение между поршнем и второй частью.
Еще более благоприятным образом, этот вариант системы содержит устройство согласно первому аспекту раскрытия, причем вторые соединительные средства выполнены таким образом, что, когда, после того как инициировано перемещение вперед второй части, во время последующего перемещения поршня назад внутри корпуса картриджа, осуществляемого второй частью, вторая часть снова достигает полностью отведенного назад положения или конкретного почти полностью отведенного назад положения, подвижные детали перемещаются, прежде всего против пружинящих сил, по меньшей мере, частично управляемые средствами управления устройства, из положения, в котором они входят в зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, в положение, в котором отсутствует зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом.
В другом благоприятном варианте осуществления системы поршень картриджа на своей задней стороне содержит по меньшей мере один радиальный подрез для зацепления со вторыми соединительными средствами второй части устройства. Вторые соединительные средства устройства содержат подвижные детали и выполнены таким образом, что когда корпус картриджа соединяется первыми соединительными средствами с первой частью устройства, и вторая часть перемещается в направлении поршня и начинает перемещать поршень вперед внутри корпуса картриджа, подвижные детали вторых соединительных средств перемещаются, благоприятным образом, против пружинящих сил, частично или исключительно за счет контакта с поршнем и/или с корпусом картриджа, из положения, в котором отсутствует зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом в поршне, в положение, в котором они входят в зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, таким образом, что имеется неподвижное соединение между поршнем и второй частью, обеспечивающее перемещение вперед и назад поршня за счет перемещения второй части. Кроме того, вторые соединительные средства устройства выполнены таким образом, что, когда во время последующего перемещения поршня назад внутри корпуса картриджа, осуществляемого второй частью, поршень достигает конкретного отведенного назад положения внутри корпуса картриджа, подвижные детали перемещаются, благоприятным образом за счет пружинящих сил из положения, в котором они входят в зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, обратно в положение, в котором отсутствует зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом.
Как было упомянуто ранее, эта концепция соединения имеет то преимущество, что соединение между поршнем и вторыми соединительными средствами может быть установлено, когда поршень и вторые соединительные средства приводятся в конкретное положение относительно друг друга, и нет необходимости отдельно идентифицировать точные положения поршня и второй части для установления соединения.
В еще одном благоприятном варианте осуществления системы вновь поршень картриджа на своей задней стороне содержит по меньшей мере один радиальный подрез для зацепления со вторыми соединительными средствами второй части устройства. Вторые соединительные средства устройства содержат подвижные детали и выполнены таким образом, что, когда корпус картриджа соединяется посредством первых соединительных средств с первой частью устройства, и когда вторая часть устройства расположена в полностью отведенном назад положении или в конкретном почти полностью отведенном назад положении, и когда инициируется перемещение второй части вперед, подвижные детали вторых соединительных средств, благоприятным образом за счет пружинящих сил, частично или исключительно под управлением средств управления устройства, перемещаются из положения, в котором отсутствует зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом в поршне, в положение, в котором они входят в зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом, таким образом, что в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имеется неподвижное соединение между поршнем и второй частью, обеспечивающее возможность перемещение поршня вперед и назад за счет перемещения второй части.
Как было упомянуто ранее, эта концепция соединения имеет то преимущество, что соединение между поршнем и вторыми соединительными средствами может быть установлено независимо от предшествующего контакта между поршнем и вторыми соединительными средствами и поэтому без каких-либо сил, действующих от второй части на поршень или корпус картриджа перед установлением соединения.
Благоприятным образом, в этом варианте осуществления вторые соединительные средства выполнены таким образом, что, когда после того как инициировано перемещение второй части вперед, во время последующего перемещения поршня назад внутри корпуса картриджа, осуществляемого за счет перемещения второй части относительно первой части, вторая часть опять достигает полностью отведенного назад положения или конкретного почти полностью отведенного назад положения, подвижные детали вторых соединительных средств перемещаются, как преимущество против пружинящих сил, под частичным или исключительным управлением средствами управления устройства, из положения, в котором они входят в зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом в поршне, обратно в положение, в котором отсутствует зацепление по меньшей мере с одним радиальным подрезом. Такие системы являются особенно пригодными в качестве автоматических наполнительных систем для самонаполняемых картриджей.
Благоприятным образом, в рассмотренных до сих пор системах подвижные детали устройства системы содержат или образованы упругими рычагами зажимного механизма. Такой зажимной механизм является надежным и недорогим.
Третий аспект раскрытия касается способа перемещения поршня в картридже, имеющем корпус картриджа и поршень, расположенный в нем с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса картриджа, включающему в себя: а) обеспечение системы согласно второму аспекту раскрытия, рассмотренному выше; б) разъемное соединение корпуса картриджа картриджа посредством первых соединительных средств с первой частью устройства таким образом, чтобы в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имелось неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между корпусом картриджа и первой частью; в) разъемное соединение поршня картриджа посредством вторых соединительных средств со второй частью таким образом, чтобы в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имелось неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между поршнем и второй частью, причем соединение устанавливается за счет изменения формы вторых соединительных средств; г) перемещение поршня внутри корпуса картриджа вдоль продольной оси посредством относительного перемещения между первой и второй частями устройства.
В одном благоприятном варианте осуществления способа согласно третьему аспекту раскрытия способ является способом наполнения картриджа жидкостью, прежде всего жидким лекарством, прежде всего инсулином, из резервуара с жидкостью.
Так как в способе согласно третьему аспекту раскрытия картридж может иметь простую, недорогую конструкцию, способ является привлекательным для применения в областях, где картридж должен быть недорогим изделием одноразового использования, как например, в качестве способа наполнения самонаполняемых инсулиновых картриджей для терапии диабета или в качестве способа дозирования или распределения, соответственно, инсулина из картриджа одноразового использования.
В одном благоприятном варианте такого способа согласно третьему аспекту раскрытия для наполнения картриджа жидкостью из резервуара с жидкостью способ включает в себя: а) обеспечение системы согласно второму аспекту раскрытия и резервуара с жидкостью; б) разъемное соединение корпуса картриджа картриджа посредством первых соединительных средств с первой частью устройства таким образом, чтобы в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имелось неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между корпусом картриджа и первой частью; в) разъемное соединение поршня картриджа посредством вторых соединительных средств со второй частью таким образом, чтобы в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имелось неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между поршнем и второй частью, причем соединение устанавливается за счет изменения формы вторых соединительных средств; г) соединение картриджа и резервуара с жидкостью таким образом, чтобы внутреннее пространство резервуара с жидкостью и внутреннее пространство картриджа сообщались между собой, будучи герметично уплотненными относительно внешней среды; и д) увеличение объема внутреннего пространства картриджа перемещением поршня за счет относительного перемещения между первой и второй частями устройства назад внутри корпуса картриджа, тем самым перемещая жидкость из внутреннего пространства резервуара с жидкостью во внутреннее пространство картриджа.
В одном еще более благоприятном варианте такого способа перед тем, как объем внутреннего пространства картриджа увеличивается перемещением поршня за счет относительного перемещения между первой и второй частями устройства назад внутри корпуса картриджа для перемещения жидкости из внутреннего пространства резервуара с жидкостью во внутреннее пространство картриджа, объем внутреннего пространства картриджа уменьшается перемещением поршня за счет относительного перемещения между первой и второй частями устройства вперед внутри корпуса картриджа.
В еще одном благоприятном варианте способа согласно третьему аспекту раскрытия для распределения или дозирования жидкости из содержащего жидкость картриджа, причем способ включает в себя: а) обеспечение системы согласно второму аспекту раскрытия с картриджем, содержащим жидкость, подлежащую распределению или дозированию; б) разъемное соединение корпуса картриджа картриджа посредством первых соединительных средств с первой частью устройства таким образом, чтобы в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имелось неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между корпусом картриджа и первой частью; в) разъемное соединение поршня картриджа посредством вторых соединительных средств со второй частью таким образом, чтобы в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имелось неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между поршнем и второй частью, причем соединение устанавливается за счет изменения формы вторых соединительных средств; и г) перемещение поршня вперед внутри корпуса картриджа вдоль продольной оси за счет относительного перемещения между первой и второй частями устройства, тем самым распределяя жидкость из картриджа.
В еще одном особом варианте такого способа на первой стадии способа предусматривается система согласно второму аспекту раскрытия, содержащая устройство согласно первому аспекту раскрытия и специальный картридж. После этого корпус картриджа и поршень картриджа разъемно соединяются с помощью первых и вторых соединительных средств устройства с первой и второй частями устройства в таком случае таким образом, чтобы в обоих направлениях продольной оси корпуса картриджа имелось неподвижное соединение и/или фрикционное соединение между корпусом картриджа и первой частью и между поршнем и второй частью. Для установления соединения между поршнем и второй частью изменяется форма вторых соединительных средств. После того как корпус картриджа и поршень картриджа соединены с первой и второй частями устройства с помощью первых и вторых соединительных средств, поршень перемещается внутри корпуса картриджа вдоль его продольной оси за счет относительного перемещения между первой и второй частями устройства.
В еще одном благоприятном варианте осуществления картридж, который соединен своим корпусом и своим поршнем с первой и второй частями устройства с помощью первых и вторых соединительных средств, как описано выше, соединяется с содержащим жидкость резервуаром для жидкости таким образом, чтобы внутреннее пространство резервуара с жидкостью и внутреннее пространство картриджа сообщались между собой, будучи герметично уплотненными относительно внешней среды. После того как картридж соединен с резервуаром с жидкостью, поршень перемещается внутри корпуса картриджа вдоль его продольной оси за счет относительного перемещения между первой и второй частями устройства таким образом, что объем внутреннего пространства картриджа увеличивается, тем самым перемещая жидкость из внутреннего пространства резервуара с жидкостью во внутреннее пространство картриджа.
Благоприятным образом, перед увеличением объема внутреннего пространства картриджа, как описано выше, для перемещения жидкости из внутреннего пространства резервуара с жидкостью во внутреннее пространство картриджа, поршень перемещается внутри корпуса картриджа вдоль его продольной оси за счет относительного перемещения между первой и второй частями устройства таким образом, что объем внутреннего пространства картриджа уменьшается. Это может происходить в соответствии с альтернативными вариантами способа до или после того, как картридж был соединен с резервуаром с жидкостью.
В еще одном благоприятном варианте осуществления способа согласно третьему аспекту раскрытия способ является способом распределения или дозирования жидкости, как преимущество жидкого лекарства, более благоприятно инсулина, из содержащего жидкость картриджа. В этом благоприятном варианте способа согласно третьему аспекту раскрытия картридж системы согласно второму аспекту раскрытия, который предусмотрен, содержит жидкость, подлежащую дозированию или распределению. После того как корпус картриджа и поршень картриджа были соединены с первой и второй частями устройства с помощью первых и вторых соединительных средств описанным выше образом, поршень перемещается внутри корпуса картриджа вдоль его продольной оси за счет относительного перемещения между первой и второй частями устройства таким образом, что объем внутреннего пространства картриджа уменьшается, тем самым распределяя жидкость из картриджа.
Краткое описание чертежей
Для облегчения более полного понимания настоящего раскрытия делаются ссылки на прилагаемые чертежи. Эти ссылки не должны толковаться как ограничивающие настоящее раскрытие, а предназначены только в качестве примеров.
Показано на:
фиг.1 - вид сбоку варианта устройства согласно раскрытию,
фиг.2 - вид в разрезе устройства согласно фиг.1 по линии B-B на фиг.3,
фиг.3 - вид в разрезе устройства согласно фиг.1 по линии A-A на фиг.1,
фиг.4 - деталь X фиг.3,
фиг.5 - деталь Y фиг.3,
фиг.6 - вид в перспективе из первого направления на плиту основания устройства согласно фиг.1 с зажимным механизмом и соответствующим приводом, и механизмом управления,
фиг.7 - вид в перспективе из второго направления на зажимной механизм и соответствующий механизм управления, показанный на фиг.6,
фиг.8 - схематическая иллюстрация стадий а)-ж) альтернативной концепции соединения в соответствии с раскрытием.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показан вид сбоку устройства 1 согласно раскрытию для наполнения самонаполняемых инсулиновых картриджей инсулином из резервуара с инсулином. На фиг.2 и 3 показаны виды в разрезе устройства 1, в одном случае в разрезе по линии A-A на фиг.1 (фиг.3), а в другом случае - в разрезе по линии B-B на фиг.3 (фиг.2), с подходящим картриджем 2, 3, размещенным внутри устройства 1. Таким образом, на фиг.2 и 3 также показаны виды в разрезе системы согласно раскрытию с устройством 1 согласно фиг.1 и установленным в нем подходящим картриджем.
Как можно видеть, при дополнительном к фиг.1-3 рассмотрении фиг.4, на которой показана деталь X фиг.3, корпус 2 картриджа разъемным образом удерживается внутри устройства 1 и соединен с корпусом 18 устройства 1 с помощью соединительного узла 4 (первая часть устройства по формуле изобретения). Соединение с соединительным узлом 4 устанавливается с помощью рычагов 5 (первые соединительные средства по формуле изобретения) соединительного узла 4, которые входят в зацепление выступами 12, расположенными на их свободных концах, с радиальным подрезом, образованным горловинной частью корпуса 2 картриджа таким образом, что в обоих направлениях продольной оси Z корпуса 2 картриджа имеется неподвижное соединение между корпусом 2 картриджа и соединительным узлом 4, и поэтому между корпусом 2 картриджа и корпусом 18 устройства 1.
Как можно видеть при дополнительном рассмотрении фиг.5, на котором показана деталь Y фиг.3, поршень 3 картриджа разъемно соединяется на своей задней стороне с зажимным механизмом 7 (вторые соединительные средства по формуле изобретения), имеющим два упругих зажимных рычага 11a, 11b, разведены пружиной 19. Зажимные рычаги 11a, 11b образованными на их свободных концах выступами 12 входят в зацепление с радиальным подрезом, образованным фиксировано установленным в центральном отверстии в задней стороне поршня 3 кольцом 20 таким образом, что в обоих направлениях продольной оси Z корпуса 2 картриджа имеется неподвижное соединение между поршнем 3 и зажимным механизмом 7.
Как можно видеть при дополнительном рассмотрении фиг.6 и 7, на которых показаны виды в перспективе с разных направлений на зажимной механизм 7 и соответствующий приводной механизм, зажимной механизм 7 является частью движкового узла (вторая часть по формуле изобретения), который направлен в направляющих 13 для линейного перемещения и может перемещаться вперед и назад в направлении продольной оси Z корпуса 2 картриджа посредством кулачкового круга 10, который может вращаться от электродвигателя 8, соединенного с ним через вращательно гибкую муфту 16.
Связь между движковым узлом 6 и кулачковым кругом 10 устанавливается посредством образованного на движке 6 штифта 21, который (штифт 21) входит в образованную в кулачковом круге 10 канавку 14.
При вращении кулачкового круга 10 с помощью электродвигателя 8 по часовой стрелке и против часовой стрелки штифт 21 движется в канавке 14 между двумя концами канавки 14, тем самым поднимая и опуская движковый узел 6 с его зажимным механизмом 7, и в результате этого перемещая поршень 3 вперед и назад в направлении оси Z внутри корпуса 2 картриджа.
Как можно видеть, кроме того, два зажимных рычага 11a, 11b зажимного механизма 7 проходят через отверстие качающейся рамки 9, которая при вращении кулачкового круга 10 с помощью электродвигателя 8 по часовой стрелке и против часовой стрелки в пределах определенного угла вращения может на одном своем конце быть поднята и опущена посредством надреза 15, образованного на кулачковом круге 10, тем самым наклоняя качающуюся рамку 9 вокруг расположенного на его другом конце опорного штифта 22. Так как зажимные рычаги 11a, 11b на своей внешней стороне содержат надрезы 24, которые под упругим предварительным напряжением контактируют с поверхностями скольжения, образованными на внутренней стороне отверстия качающейся рамки 9, наклон качающейся рамки 9 вокруг ее опорного штифта 22 приводит в результате к открывающему и закрывающему перемещению рычагов 11a, 11b зажимного механизма 7 относительно друг друга. За счет этого открывания и закрывания зажимного механизма 7 может быть установлено соединение между поршнем 3 и движковым узлом 6 (открывание зажимного механизма) и разъединено (закрывание зажимного механизма).
Кулачковый круг 10 со своей канавкой 14 и надрезом 15 выполнен таким образом, что в диапазоне вращения, в котором его надрез 15 поднимает и опускает конец качающейся рамки 9, и таким образом открывается и закрывается зажимной механизм 7, движковый узел 6 со своим зажимным механизмом 7 удерживается его штифтом 21, который движется в канавке 14 кулачкового круга 10, в полностью отведенном назад положении.
Для загрузки подлежащего наполнению инсулином из резервуара с инсулином картриджа в устройство 1 и попадания в ситуацию, показанную на фиг.2 и 3, в которой корпус 2 картриджа соединен посредством рычагов 5 с соединительным узлом 4 и корпусом 18, и в которой поршень 3 картриджа соединен посредством зажимного 7 механизма с движковым узлом 6, соединительный узел 4 извлекается из пустого устройства 1 и защелкивается своими рычагами 5 на горловинную часть корпуса 2 картриджа подлежащего наполнению картриджа. Затем соединительный узел 4 вместе с картриджем, удерживаемым между его рычагами 5, вставляется в приемное отверстие 23 устройства 1, где в конце перемещения вставки он соединяется с корпусом 18 крючками, которые могут быть расцеплены с помощью копки расцепления (не показана) после операции наполнения для удаления наполненного картриджа. Для вставки картриджа в устройство движковый узел 6 со своим зажимным механизмом 7 позиционируется в полностью отведенном назад положении, и зажимной механизм 7 закрывается, то есть зажимные рычаги 11a, 11b сводятся качающейся рамкой 9. В то время как картридж вставляется в приемное отверстие 23 устройства 1, свободные концы зажимных рычагов 11a, 11b вводятся в центральное отверстие на задней стороне поршня 3.
После того как перемещение вставки завершено, активируется двигатель 8 для вращения кулачкового круга 10 в первом направлении вращения во вращательное положение, в котором надрез 15 больше не поддерживает конец качающейся рамки 9, так что зажимной механизм 7 открывается, и зажимные рычаги 11a, 11b своими выступами 12 входят в зацепление с радиальным подрезом, образованным кольцом 20, закрепленным в центральном отверстии в задней стороне поршня 3.
Для наполнения размещенного вышеописанным образом внутри устройства 1 картриджа инсулином из резервуара с инсулином (не показан), картридж соединяется через канюлю (не показана), проходящую через соединительный узел 4, и мембрану, расположенную в головной части картриджа, с резервуаром с инсулином таким образом, что внутреннее пространство резервуара с инсулином и внутреннее пространство картриджа сообщаются между собой, будучи герметично уплотненными относительно внешней среды.
После того как соединение с инсулиновым резервуаром установлено, активируется двигатель 8 для вращения кулачкового круга 10 дальше в первом направлении вращения для перемещения поршня 3 вперед внутри корпуса 2 картриджа, тем самым уменьшая объем внутреннего пространства картриджа и таким образом вытесняя воздух из внутреннего пространства картриджа в инсулиновый резервуар. Когда штифт 21 движка 6, во время вращения кулачкового круга в первом направлении вращения, достигает конца канавки 14 в кулачковом круге 10, вращение кулачкового круга 10 останавливается, и блок управления (не показан) двигателя 8 обнаруживает увеличивающееся потребление электрического тока двигателя 8, указывая на то, что достигнуто полностью продвинутое вперед положение поршня 3.
Теперь блок управления двигателя 8 реверсирует направление вращения так, что барабанный кулачок 10 вращается во втором направлении вращения, которое противоположно первому направлению вращения, тем самым увеличивая объем внутреннего пространства картриджа и таким образом перемещая инсулин из внутреннего пространства инсулинового резервуара во внутреннее пространство картриджа.
В качестве альтернативы, перемещение поршня вперед может быть совершено до соединения картриджа с инсулиновым резервуаром, так чтобы не было вытеснения воздуха в инсулиновый резервуар.
Когда штифт 21 движка 6, во время вращения кулачкового круга во втором направлении вращения, достигает противоположного конца канавки 14 в кулачковом круге 10, вращение кулачкового круга 10 останавливается, и блок управления двигателя 8 обнаруживает увеличивающееся потребление электрического тока двигателя 8, указывающее на то, что достигнуто полностью отведенное назад положение поршня 3. После этого блок управления отключает двигатель 8.
До того, как штифт 21 достигнет, при вращении кулачкового круга во втором направлении вращения, конца канавки 14, надрез 15 поднимает конец качающейся рамки 9, тем самым автоматически разъединяя соединение между поршнем 3 и движковым узлом 6 посредством закрывания зажимного механизма 7. Чтобы обеспечить то, что поршень освобождается в полностью отведенном назад положении, кулачковый круг выполнен таким образом, что когда надрез 15 начинает поднимать конец качающейся рамки 9, поршень 3 уже достиг полностью отведенного назад положения.
Для того чтобы удалить наполненный картридж из устройства 1, нажимают на кнопку снятия для отсоединения крючков, которые соединяют соединительный узел 4 с корпусом 18, и соединительный узел 4 вместе с картриджем удаляется из устройства 1. Затем рычаги 5 соединительного узла 4 расфиксируются, и наполненный картридж отделяется от соединительного узла 4. После этого картридж готов к использованию по своему назначению.
Фиг.8 а)-ж) схематично иллюстрируют процесс соединения и разъединения альтернативной концепции соединения согласно раскрытию, которая также могла бы быть использована в описанном выше устройстве. В этом варианте шток 6 поршня (вторая часть по формуле изобретения) соединяется с поршнем 3 картриджа для его перемещения вперед и назад внутри корпуса 2 картриджа. Шток 6 поршня на своем переднем конце содержит рычажное устройство 7 (вторые соединительные средства по формуле изобретения), образованное из двух подвижных рычагов 17a, 17b (подвижные детали по формуле изобретения), которые на своем свободном конце имеют выступ 12. Ради хорошей управляемости в каждой из ситуаций а)-ж) ссылочные обозначения не повторялись.
Как можно видеть, следуя показанным на фиг.8 разным ситуациям от ситуации а) к ситуации в), рычаги 17a, 17b удерживаются пластинчатыми пружинами 19 в положении, которое позволяет вводить их свободные концы с выступами 12 в центральное отверстие на задней стороне поршня 3.
Как можно видеть далее, рассматривая ситуацию г), рычаги 17a, 17b выполнены таким образом, что когда для соединения штока 6 поршня с поршнем 3 картриджа шток 6 поршня перемещается вперед к поршню 3 и перемещает поршень 3 вперед внутри корпуса 2 картриджа, и таким образом свободные концы рычагов 17a, 17b вводятся в центральное отверстие на задней стороне поршня 3, рычаги 17a, 17b наклоняются против сил пружин 19 за счет контакта с задней стороной поршня 3 таким образом, что их выступы 12 входят в зацепление с радиальным подрезом 13 в центральном отверстии в задней стороне поршня. За счет этого устанавливается неподвижное соединение в обоих направлениях продольной оси корпуса 2 картриджа между поршнем 3 и штоком 6 поршня.
Если теперь, как можно видеть, следуя показанным на фиг.8 разным ситуациям от ситуации г) к ситуации ж), во время последующего перемещения назад поршня 3 внутри корпуса 2 картриджа, осуществляемого отведением штока 6 поршня назад, поршень 3 достигает конкретного отведенного назад положения внутри корпуса 2 картриджа, рычаги 17a, 17b под действием сил пружин 19 наклоняются назад в свое исходное положение, тем самым выводя выступы 12 из радиального подреза 13 в центральном отверстии в задней стороне поршня 3 так, что когда шток 6 поршня отводится назад дальше, он отделяется от поршня 3 без извлечения поршня 3 из корпуса 2 картриджа.
Хотя показаны и описаны определенные сейчас благоприятные варианты осуществления раскрытия, относящегося к устройству, системе и способу наполнения картриджа, следует отчетливо понимать, что изобретение ими не ограничено и может быть иначе по-разному реализовано и использовано на практике в объеме следующей формулы изобретения. Например, в еще одном варианте осуществления устройство могло бы быть жидкостным насосом, таким как инсулиновый насос, а первые соединительные средства для удерживания картриджа могли бы быть отсеком для картриджа в насосе. В таком альтернативном варианте осуществления может быть использован шток плунжера, имеющий вторые соединительные средства, как описано здесь, и обеспечивает дополнительное преимущество, как упомянуто выше, предотвращения плунжера картриджа от втягивания в картридж в результате разности давлений (например, по причине разности высоты или окружающего давления). Таким образом, насос, содержащий раскрытые вторые соединительные средства, имеет дополнительное преимущество, служа для предотвращения свободного потока жидкости (например, жидкого раствора инсулина) в использующего насос человека.
Настоящее изобретение не должно ограничиваться в объеме конкретными вариантами осуществления, описанными здесь. В самом деле, различные модификации настоящего изобретения, в дополнение к описанным здесь, будут очевидны специалистам из предыдущего описания и сопроводительных чертежей. Таким образом, имеется в виду, что такие модификации подпадают под объем прилагаемой формулы изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ
1
Устройство
2
Корпус картриджа
3
Поршень
4
Первая часть, соединительный узел
5
Первые соединительные средства, рычаг
6
Вторая часть, движковый узел
7
Вторые соединительные средства, зажимной механизм
8
Приводное средство, двигатель
9
Толкатель, качающаяся рамка
10,
Кулачковый круг
11a, 11b
Зажимной рычаг
12
Выступ
13
Радиальный подрез, направляющая
14
Канавка
15
Надрез
16
Гибкая муфта
17a, 17b
Подвижная деталь, подвижный рычаг
18
Корпус устройства
19
Пружина, пластинчатая пружина
20
Кольцо
21
Штифт
22
Опорный штифт
23
Приемное отверстие
24
Контактная поверхность, надрез
Z
Продольная ось.