Пробка с низким усилием для использования в инъекторе
LOW-FORCE PLUG FOR USE IN INJECTOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к пробке для инъектора, а также к инъектору, имеющему уменьшенное усилие сдвига (УС). Пробка содержит деформируемый уплотнительный элемент из термопластичного эластомера (ТПЭ), а инъектор содержит цилиндр, проходящий вдоль продольной оси и имеющий внутреннюю стенку, наружную стенку и выпуск на выпускном конце, противоположном приводному концу. Инъектор согласно данному изобретению обеспечивает уменьшенное УС и особенно подходит для инъекторов, предварительно заполненных фармацевтическими композициями, допускающими длительное хранение.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как правило, инъектор для введения лекарственного состава содержит поршень в цилиндре, так что обеспечивается возможность проталкивания поршня от одного конца цилиндра до другого конца, с обеспечением, тем самым, выталкивания жидкости, содержащейся в цилиндре. При этом поршень в цилиндре примыкает к внутренней стенкой цилиндра, и в месте контакта поршня и внутренней стенки будет иметь место статическое трение и динамическое трение. Для перемещения поршня в цилиндре требуется приложение силы, достаточной, чтобы преодолеть сначала статическое трение и затем динамическое трение. Статическое трение превышает динамическое трение, и вследствие этого усилие, обеспечивающее первоначальное перемещение поршня, превышает усилие, необходимое для обеспечения устойчивого перемещения поршня. В случае остановки перемещения поршня усилие, обеспечивающее первоначальное перемещение, должно быть снова преодолено. Как правило, внутренняя стенка цилиндра смазывается для поддержания достаточно низкого динамического трения, чтобы обеспечивать достаточное скольжение поршня и легкое перемещение поршня в цилиндре и, тем самым, легкое введение лекарственного состава во время инъекции. В контексте фармацевтических инъекторов указанное статическое трение часто называется «усилием сдвига» (УС), а динамическое трение обычно называется «силой трения скольжения». Динамическое трение может также называться «силой выдавливания» или «средней силой». При создании инъекторов, удобных и легких в использовании, необходимо стремиться к созданию инъекторов, имеющих низкие значения УС. Низкое значение УС играет особенно важную роль в начале введения инъекций.
УС зависит от нескольких факторов, но является особо чувствительным к увеличенной продолжительности взаимодействия между уплотнительным(и) элементом (элементами) поршня и внутренней стенкой шприца. В отличие от обычных шприцев, которые заполняют и опорожняют за несколько минут, предварительно заполненные шприцы хранят в течение более продолжительного времени, что вызывает появление у уплотнительного элемента (уплотнительных элементов) тенденции прикрепляться к внутренней стенке шприца, известной также как «эффект прилипания», который усиливается со временем и дополнительно усиливается из-за неблагоприятных условий окружающей среды, например, повышенной температуры, влажности и других подобных условий.
УС является особенно важным применительно к предварительно заполненным шприцам, поскольку данные шприцы хранят в течение сроков до трех лет. Обычно, проблему, относящуюся к высокому УС, решают путем смазки поршня и/или внутренней стенки шприца. Однако испытания показали, что силиконовая смазка часто оказывает неблагоприятный эффект, вызывая агрегацию белков в жидких лекарственных составах для инъекции, что делает указанные составы неэффективными, испорченными или даже вредными для пациента, которому вводят инъекцию. Например, хотя силикон и является природной смазкой и на протяжении десятилетий успешно используется для нанесения смазки на обычные шприцы, существуют определенные лекарственные формы, в которых силиконовая смазка представляет серьезную угрозу здоровью пациента, например, лекарства, применяемые при лечении различных форм макулярной дегенерации и диабетического макулярного отека, диабетической ретинопатии и миопической хороидальной неоваскуляризации. Указанные типы лекарств являются препаратами антител к фактору роста эндотелия сосудов (ингибитор фактора роста эндотелия сосудов). Более того, данные лекарства вводят путем инъекции в глаз, и они доставляются врачу в небольших ампулах, причем раствор должен быть извлечен из ампулы с помощью шприца (если не используют предварительно заполненный шприц). В таком случае иглу заменяют на более тонкую иглу, предназначенную для выполнения инъекции в глаз. Вследствие смазки компонента (компонентов) шприца, силикон из шприца может попадать в раствор, что приводит к тому, что капли/частицы силикона оказываются введенными в глаз пациента. Если это происходит, частицы силикона могут ухудшить зрение человека и серьезно ухудшить качество повседневной жизни. Кроме того, в связи с офтальмологическими инъекциями, силиконовая смазка имеет тенденцию оставаться в глазу, что само по себе уже является нежелательным.
Инсулин, гепарин и другие лекарственные формы, требующие введения подкожной или внутрикожной инъекцией, представляют собой еще одну обширную область инъекционной практики, в которой наличие силиконовой смазки представляет угрозу здоровью пациента, поскольку хорошо известно, что частые инъекции, выполняемые ежедневно в области одного и того же места инъекции, вызывают у пациента образование рубцовой ткани в этом месте из-за наличия силикона в каждой инъекции.
УС еще более критично в отношении стеклянных шприцев, особенно предварительно заполненных шприцев, поскольку их контейнеры, в отличие от прецизионных формованных пластмассовых контейнеров, изготавливают с существенно более высокими допусками, а это приводит к тому, что поршни прилегают либо слишком плотно, либо недостаточно плотно, требуя использования смазки. Что касается внутреннего диаметра наиболее распространенных стеклянных шприцев, внутренний диаметр контейнера может варьироваться на величину до ±2/10 мм, в зависимости от размера контейнера шприца, что приводит к общему расхождению, составляющему до 0,4 мм от одного контейнера к другому, а это оказывает значительное влияние на трение между поршнем и внутренней стенкой контейнера и, следовательно, на УС, а поскольку герметизация абсолютно необходима для соответствия стандартам целостности герметизации контейнеров (ЦГК), наружный диаметр существующих поршней для стеклянных контейнеров должен быть значительно больше соответствующего диаметра контейнера на нижней стороне.
Лучшие поршни, известные из уровня техники, обычно имеют УС, составляющее от 8 Н до 14 Н, и средние силы трения скольжения, составляющие от 6 Н до 8 Н при измерении в несмазанных контейнерах объемом 1 мл из боросиликатного стекла, полученные при испытании с различными жидкими составами. Указанные диапазоны можно отнести к разнице допусков для внутреннего диаметра (ID) контейнера, которые для стеклянных контейнеров могут варьироваться в пределах ±0,1 мм.
В известном уровне техники существует несколько подходов, направленных на решение различных проблем, связанных с общим удобством пользователя при использовании шприцев, или на решение других, более специфических задач.
Некоторые производители в рассматриваемой отрасли промышленности пытались обойтись без добавления силиконовых смазок, и вместо этого были внедрены другие решения с различными спекаемыми поверхностями или другими подобными признаками, которые, как предполагается, уменьшают силу, необходимую для инициирования перемещения поршня. Из уровня техники известны многочисленные предложения по решению проблемы снижения УС, и, как правило, они включают в себя модификации смазки, например, то, как наносят смазку, или изменение типа смазки, например, в отношении вязкости. Как вариант, в патентном документе WO 2014/194918 предложена возможность управления УС при помощи специальных конструкций поршня. Еще одно альтернативное решение раскрыто в документе WO 2017/157396.
В документе ЕР 2703025 описана прокладка для шприца, ламинированная пленкой из инертной смолы. Эта прокладка выполнена из хлор-бутил-каучука с фтор-каучуковой пленкой. Предполагается, что прокладка имеет полость для уменьшения сопротивления ее скольжению.
Вероятно, возможны дальнейшие усовершенствования, и задачей настоящего изобретения является создание пробки для инъектора, обеспечивающей уменьшенное УС в инъекторе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к пробке для инъектора, предназначенного для введения фармацевтической композиции, причем указанная пробка имеет корпус, имеющий рабочую поверхность, противоположную поверхности выпуска, осевую длину между рабочей поверхностью и поверхностью выпуска и поперечный диаметр, причем корпус пробки образует диаметр доступа,
пробка в осевом местоположении от рабочей поверхности содержит деформируемый уплотнительный элемент, который окружает корпус пробки и имеет наружный диаметр, превышающий поперечный диаметр, причем деформируемый уплотнительный элемент выполнен из термопластичного эластомера (ТРЕ) и имеет осевую протяженность в диапазоне от 5% до 95% от осевой длины корпуса пробки, и
пробка в осевом местоположении деформируемого уплотнительного элемента имеет полость, боковая протяженность которой больше диаметра доступа корпуса пробки.
Предложенная пробка имеет полость, причем местоположение указанной полости частично совпадает с местоположением деформируемого уплотнительного элемента. В документе ЕР 2703025 предложена прокладка для шприца, которая имеет полость, образованную в верхней части винтового элемента, расположенного на переднем круговом ребре прокладки. Предполагается, что полость, описанная в документе ЕР 2703025, обеспечивает снижение сопротивления скольжению прокладки. Однако автор настоящего изобретения обнаружил, что если полость, предложенная в документе ЕР 2703025, выполнена в пробке, имеющей деформируемое уплотнение, изготовленное из ТРЕ, данная полость не оказывает никакого влияния на усилие сдвига (УС). Автор настоящего изобретения неожиданно обнаружил, что наличие полости, образованной в местоположении деформируемого уплотнительного элемента, выполненного согласно настоящему изобретению, то есть, когда осевое расположение деформируемого уплотнительного элемента и полости перекрываются, и когда диаметр полости больше диаметра доступа корпуса пробки, УС, необходимое для перемещения пробки в инъекторе, уменьшается по сравнению с пробкой, не имеющей такой полости. В частности, УС было уменьшено до уровня, при котором пробка могла использоваться без внешней смазки, а также без покрытия на основе смолы, например, фтор-каучукового покрытия, нанесенного на поверхность деформируемого уплотнительного элемента. Таким образом, инъектор с пробкой согласно настоящему изобретению будет обеспечивать ощущения более плавной работы для конечного пользователя по сравнению с пробкой, не имеющей указанной полости. Корпус пробки имеет диаметр доступа. В контексте данного изобретения выражение «диаметр доступа» соответствует диаметру штока поршня, подходящего для использования с пробкой при введении в цилиндр инъектора.
Опыты, проведенные автором данного изобретения, показывают, что внешняя сила, оказываемая известной пробкой через ее уплотнительный элемент на внутреннюю стенку контейнера, обычно значительно превышает силу, необходимую для обеспечения достаточной герметичности в процессе хранения и последующего выполнения инъекции пациенту. Герметизирующая способность, также известная как целостность герметизации контейнера (ЦГК), является параметром, который следует особо учитывать при создании любой инъекционной системы. Однако настоящее изобретение показывает, что можно устранить избыточную силу при сохранении необходимой степени ЦГК.
Согласно данному изобретению, задача уменьшения избыточных и нежелательных усилий, оказываемых пробкой через деформируемый уплотнительный элемент по направлению к внутренней стенке контейнера, может быть решена посредством конструкции пробки, выполненной в соответствии с данным изобретением. Благодаря использованию предложенной пробки статические и нежелательные усилия, прикладываемые к внутренней стенке контейнера, существенно уменьшаются, что значительно улучшает эксплуатационные характеристики всей инъекционной системы.
Пробка имеет корпус и деформируемый уплотнительный элемент. Диаметр деформируемого уплотнительного элемента больше поперечного диаметра корпуса пробки. Пробка предназначена для инъектора, обеспечивающего введение фармацевтической композиции, и такой инъектор содержит цилиндр, имеющий внутреннюю стенку и внутренний диаметр. Диаметр деформируемого уплотнительного элемента больше внутреннего диаметра цилиндра, в котором используют указанную пробку. Когда пробка вставлена в цилиндр инъектора, деформируемый уплотнительный элемент уплотняет кольцевой зазор, образованный между корпусом пробки и внутренней стенкой цилиндра. Как правило, корпус пробки не находится в непосредственном контакте с внутренней стенкой цилиндра. Таким образом, корпус пробки и деформируемый уплотнительный элемент могут быть изготовлены из одного материала или из разных материалов, либо только сам корпус пробки может быть изготовлен из разных материалов. Можно считать, что участки пробки, не контактирующие с внутренней стенкой цилиндра, представляют собой корпус пробки, а участки пробки, контактирующие с внутренней стенкой цилиндра, представляют собой деформируемый уплотнительный элемент. В конкретном варианте выполнения пробка содержит два или более деформируемых уплотнительных элемента, которые могут иметь полости в их соответствующих местоположениях. Например, пробка может содержать первый деформируемый уплотнительный элемент, расположенный в первом осевом местоположении от рабочей поверхности, и полость, расположенную в указанном первом осевом местоположении, а также второй деформируемый уплотнительный элемент, расположенный во втором осевом местоположении от рабочей поверхности, и вторую полость, расположенную в указанном втором осевом местоположении. Если пробка содержит два или более деформируемых уплотнительных элемента, расстояние между деформируемыми уплотнительными элементами, как правило, составляет от 50% до 80% осевой длины пробки, например, указанное расстояние составляет от 1 мм до 6 мм, например, около 5 мм. Если пробка содержит два или более деформируемых уплотнительных элемента, выполненных с полостями, полости могут быть разделены, или одна и та же полость может проходить от первого осевого местоположения до второго осевого местоположения, так что можно сказать, что деформируемые уплотнительные элементы «совместно используют» полость. Таким образом, пробка может содержать первый деформируемый уплотнительный элемент, расположенный в первом осевом местоположении от рабочей поверхности, второй деформируемый уплотнительный элемент, расположенный во втором осевом местоположении от рабочей поверхности, и полость, проходящую между первым осевым местоположением и вторым осевым местоположением. В конкретном варианте выполнения пробка содержит тороидальную полость, проходящую между первым осевым местоположением первого деформируемого уплотнительного элемента и вторым осевым местоположением второго деформируемого уплотнительного элемента. Когда несколько деформируемых уплотнительных элементов имеют общую полость, изготовление пробки упрощается по сравнению с пробкой, имеющей несколько отдельных полостей. Кроме того, при наличии двух или более деформируемых уплотнительных элементах обеспечивается улучшенный контроль ЦГК, в то время как пробка также имеет низкое УС после введения в цилиндр инъектора, что особенно актуально для предварительно заполненного инъектора, поскольку утечка предотвращена на протяжении длительных периодов времени, например, более недели.
Пробка, а именно, корпус пробки и деформируемый уплотнительный элемент, могут быть изготовлены из любого подходящего материала. В частности, деформируемый уплотнительный элемент должен обладать надлежащей эластичностью для того, чтобы обеспечивать уплотнение кольцевого зазора при введении в цилиндр инъектора. К примеру, пробка, например, корпус пробки, или корпус пробки и деформируемый уплотнительный элемент могут быть изготовлены из эластичного полимера, например ТРЕ. В конкретном варианте выполнения пробка отлита под давлением из ТРЕ, например, из стирольного блок-сополимера (SBC), такого как SBC, выбранный из группы, содержащей гидрирогенезированный SBC или негидрогенизированный SBS или их сплавы. Особенно предпочтительно, если пробка, включая корпус и деформируемый уплотнительный элемент, отлита под давлением из ТРЕ в виде одного целого. Особенно предпочтительным материалом для деформируемого уплотнительного элемента и, в частности, для деформируемого уплотнительного элемента и корпуса пробки, отлитых под давлением в виде единого целого, является ТРЕ, имеющий показатель твердости по Шору А, составляющий от 30 до 90, и еще более предпочтительным является твердость по Шору А в диапазоне от 50 до 90, например, от 60 до 80. Если деформируемый уплотнительный элемент представляет собой ТРЕ с твердостью по Шору А, соответствующей диапазону от 30 до 90, то влияние полости на уменьшение УС настолько выражено, что пробка может использоваться без внешней смазки. В данном контексте внешняя смазка включает смазку любого вида, в частности, силиконовые масла, силикон, термическим образом нанесенный на внутреннюю поверхность цилиндра инъектора, перфторполимеры или другие слоистые полимеры, нанесенные либо на поверхность пробки, либо на внутреннюю поверхность цилиндра инъектора. Таким образом, ТРЕ материал деформируемого уплотнительного элемента будет находиться в непосредственном контакте с внутренней поверхностью цилиндра инъектора после введения пробки в цилиндр. В частности, автором настоящего изобретения отмечено, что инъектор с пробкой, выполненной, согласно данному изобретению, с деформируемым уплотнительным элементом, изготовленным из ТРЕ, может использоваться с фармацевтическим составом, который не содержит смазочных ингредиентов. Тем не менее, УС будет уменьшено независимо от наличия смазки, причем, в частности, если деформируемое уплотнение изготовлено из других материалов, отличных от ТРЕ, например, из бутил-каучука, инъектор с пробкой также может содержать смазку.
Для предложенной пробки, например, для деформируемого уплотнительного элемента, а также для корпуса пробки, может быть использован любой ТРЕ. Соответствующие ТРЕ материалы включают различные SBC, например, гидрогенизированные - H-SBC - (SEBS - стирол-этилен-бутадиен-стирольный блоксополимер или подобные) или негидрогенизированные (SBS - стирол-бутадиен-стирольный блоксополимер) или сплавы этих и других совместимых полимеров, таких как СОС (циклоолефиновый сополимер) эластомеры, или блоксополимер стирола и бутадиена (SB), стирол-изопрен-стирольный (SIS) блоксополимер, стирол-изопрен-бутадиен-стирольный (SIBS) блоксополимер, стирол-этилен-этилен/пропилен-стирольный (SEEPS) блоксополимер или сплавы на основе любого из указанных соединений. Предпочтительными SBC являются те, которые известны под торговой маркой «Evoprene», продаваемой корпорацией «AlphaGary» (США, штат Массачусетс, город Леоминстер), и от компании «Mexichem Specialty Compound Ltd». Материалы Evoprene описаны в брошюре «EVOPRENE™ Thermoplastic Elastomer (ТРЕ) Compounds -GENERAL INFORMATION)) («Соединения термопластичного эластомера (ТПЭ) торговой марки Evoprene™ - ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ)) (опубликована корпорацией «AlphaGary» в июле 2007 года), а предпочтительными Еуоргепе™-полимерами являются Evoprene™ Super G, Evoprene™ G, Evoprene™ GC и Evoprene™ HP, которые описаны в соответствующих брошюрах «EVOPRENE™ SUPER G Thermoplastic Elastomer (TPE) Compounds)) («Соединения из термопластичного эластомера (ТПЭ) EVOPRENE™ SUPER G»), «EVOPRENE™ G Thermoplastic Elastomer (TPE) Compounds)) («Соединения из термопластичного эластомера (ТПЭ) EVOPRENE™ G»), «EVOPRENE™ GC Thermoplastic Elastomer (TPE) Compounds)) («Соединения из термопластичного эластомера () EVOPRENE™ GC))), и «EVOPRENE™ HP Thermoplastic Elastomer (TPE) Compounds)) («Соединения из термопластичного эластомера (ТПЭ) EVOPRENE™ HP))) (опубликованы корпорацией «AlphaGary)) в июле 2007 года). Содержание всех упомянутых брошюр от «AlphaGary)) включено в данный документ в виде ссылки. Другие соответствующие эластомеры включают СОС-эластомеры, например, TOPAS Elastomer Е-140. ТПЭ может быть выбран исходя из свойств газопроницаемости, например, в отношении кислорода, и в целом предпочтительно (особенно для пробки, используемой в предварительно заполненном шприце), чтобы газопроницаемость была как можно ниже. Термопластичные эластомеры SIBS обычно имеют очень низкую газопроницаемость и поэтому подходят для изготовления пробок предварительно заполненных шприцев.
При изготовлении пробки литьем под давлением, она может быть изготовлена с меньшими допусками, чем это позволяют такие технологии, как вулканизация, которую обычно используют при изготовлении традиционных резиновых поршней, например, поршней из бромбутилового или хлорбутилового каучука. Однако изготовление пробки не ограничено использованием термопластичных эластомеров, и другие соответствующие материалы включают такие эластомеры, как каучуки, например, натуральный каучук, синтетический каучук (полиизопреновый каучук, бутилкаучук), силиконовый каучук и тому подобные, которые можно оценить, например, дюрометром Шора, показывающим упругость эластомерного материала и измеряющим его твердость, причем чем выше показания дюрометра, тем тверже соединение. Например, в одном варианте выполнения изобретения пробка, к примеру, содержащая деформируемый уплотнительный элемент, имеет твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90, например, от 50 до 90, предпочтительно от 60 до 80, более предпочтительно от 70 до 76. Термина «твердость по Шору» и «дюрометр Шора» могут использоваться взаимозаменяемым образом. Как правило, деформируемый уплотнительный элемент является однородным и по всему своему объему состоит из одного и того же материала, который имеет твердость по Шору (шкала А) в заданных диапазонах. При использовании материала, имеющего твердость по Шору (шкала А), соответствующую вышеупомянутому диапазону, обеспечивают наличие относительно твердого эластомерного материала. Следует отметить, что дюрометр Шора (шкала А) относится лишь к одному из многочисленных способов определения свойств выбираемого материала, и что для определения свойств материала могут быть использованы и другие исследования. Измерение твердости по Шору (шкала А) хорошо известно специалисту и, в частности, твердость по Шору (шкала А) обычно регистрируют в соответствии со стандартом ISO 868.
В Таблице 1 приведены примерные термопластичные эластомеры (ТПЭ) и их твердость по Шору (шкала А).
ТРЕ также может характеризоваться значением остаточной деформации при сжатии, которое соответствует деформации, оставшейся после снятия приложенной к эластомеру силы (и обычно выражается в %). Значение остаточной деформации при сжатии обычно регистрируют за определенный период времени, например, от 18 до 96 часов или от 22 до 72 часов, и при определенной температуре, например, в соответствии со стандартом ISO 815. В контексте настоящего изобретения остаточную деформацию при сжатии обычно регистрируют при «температуре окружающей среды», например, в диапазоне от 10°С до 40°С. Однако температурный диапазон может также выходить за пределы температуры окружающей среды, например, составляя от 23°С до 100°С. Как правило, чем выше температура, тем короче время, необходимое для регистрации остаточной деформации при сжатии. Остаточная деформация при сжатии должна быть как можно меньше, но для пробки или части пробки согласно данному изобретению остаточная деформация при сжатии может соответствовать диапазону от 15% до 40%, например, при температуре окружающей среды. При более высоких температурах, например, при 100°С, остаточная деформация при сжатии обычно будет выше, например, будет доходить до 50%. Однако предпочтительно, чтобы при температуре окружающей среды остаточная деформация при сжатии соответствовала диапазону от 10% до 40%. Величина остаточной деформации при сжатии обычно имеет значение для предварительно заполненных инъекторов, в которых пробка вставлена в цилиндр и, следовательно, сдавлена, когда предварительно заполненный инъектор хранится в течение длительного периода времени. Если пробка, например, корпус пробки, а также деформируемый уплотнительный элемент, имеет твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90 единиц, например, от 50 до 90, а значение остаточной деформации при сжатии составляет по меньше мере 25%, например, от 25% до 35%, то УС предварительно заполненного инъектора, выполненного согласно данному изобретению, будет уменьшаться при хранении, например, на протяжении по меньшей мере 5 дней, так что пробка согласно изобретению особенно подходит для предварительно заполненного инъектора. До тех пор, пока остаточная деформация при сжатии составляет менее 40% при температуре окружающей среды, обеспечивается целостность герметизации контейнера (ЦГК).
Если деформируемый уплотнительный элемент не деформирован, например, когда пробка не вставлена в инъектор, считается, что указанный элемент находится в «ненапряженном состоянии», например, в состоянии без деформации. Материал корпуса пробки не обязательно должен быть эластичным, и для изготовления корпуса пробки может быть выбран любой материал. В одном варианте выполнения материал корпуса пробки отличается от материала деформируемого уплотнительного элемента. В другом варианте выполнения материал корпуса пробки такой же, как и материал деформируемого уплотнительного элемента. Например, пробка, то есть корпус пробки и деформируемый уплотнительный элемент, могут быть отлиты под давлением как единое целое.
В контексте данного изобретения выражением «деформируемый уплотнительный элемент» может быть описан любой участок пробки, диаметр которого больше поперечного диаметра корпуса пробки. В контексте данного изобретения термин «диаметр» не подразумевает, что соответствующий элемент, например, корпус пробки или деформируемый уплотнительный элемент, должен иметь круглое поперечное сечение, то есть, поперечное сечение в диаметральной плоскости пробки, и для корпуса пробки и/или деформируемого уплотнения может быть использовано поперечное сечение любой желаемой формы. Например, поперечное сечение может быть полигональным, к примеру, треугольным, квадратным, пятиугольным, шестиугольным и т.д., и в данном случае термин «диаметр» относится к размеру поперечного сечения, например, наибольшему размеру поперечного сечения для соответствующей формы поперечного сечения. Полигональное поперечное сечение не ограничено многоугольниками, имеющими равные углы и длины сторон, то есть, правильными многоугольниками, и равным образом поперечное сечение может быть также эллиптическим. Форма поперечного сечения цилиндра инъектора соответствует форме поперечного сечения деформируемого уплотнительного элемента. Корпус пробки не взаимодействует с внутренней стенкой цилиндра, и форма поперечного сечения корпуса пробки может быть выбрана произвольным образом, независимо от формы поперечного сечения деформируемого уплотнительного элемента.
Предложенная пробка имеет деформируемый уплотнительный элемент, который, когда пробка вставлена в цилиндр, упирается во внутреннюю стенку цилиндра по пограничной поверхности примыкания и герметизирует кольцевой зазор между корпусом пробки и внутренней стенкой контейнера, причем осевые размеры пограничной поверхности примыкания и деформируемого уплотнительного элемента параллельны продольной оси. Деформируемый уплотнительный элемент расположен в осевом местоположении от рабочей поверхности, причем полость также расположена в указанном осевом местоположении. Поэтому можно считать, что полость расположена в том же месте, что и деформируемый уплотнительный элемент, и ее также можно называть «полостью уплотнительного элемента», и можно сказать, что расположение полости противоположно деформируемому уплотнительному элементу. Таким образом, в данном местоположении полость уменьшает усилие между деформируемым уплотнительным элементом и внутренней стенкой контейнера, обеспечивая значительное уменьшение усилия, необходимого для перемещения пробки, и позволяя полностью исключить любые смазочные средства, включая, в том числе, любое покрытие, любую жидкую смазку и/или термически нанесенный силикон между уплотнительным элементом и внутренней стенкой контейнера.
Деформируемый уплотнительный элемент предпочтительно является выпуклым. В данном контексте термин «выпуклый» означает, что прямая линия, проведенная между любыми двумя точками внутри деформируемого уплотнительного элемента, не пересекает поверхность указанного элемента. Возможна любая выпуклая форма, но деформируемый уплотнительный элемент предпочтительно имеет точку, например, точку в осевой плоскости пробки, соответствующую максимальной протяженности от центральной оси пробки. Если деформируемый уплотнительный элемент имеет выпуклую поверхность, сила, оказываемая посредством указанного элемента на внутреннюю стенку контейнера, будет максимальна, поскольку деформация уплотнительного элемента в направлении продольной оси цилиндра является минимальной. Контакт может иметь место, например, по пограничной поверхности примыкания между деформируемым уплотнительным элементом и внутренней стенкой цилиндра. Предпочтительно, чтобы степень контакта между деформируемым уплотнительным элементом и внутренней стенкой цилиндра инъектора, в который вставлена пробка, была как можно меньше. Например, когда предложенную пробку вводят в цилиндр инъектора, на внутренней стенке цилиндра образуется пограничная поверхность примыкания, и для указанной поверхности соотношение между наибольшим осевым размером данной поверхности и наибольшим осевым размером деформируемого уплотнительного элемента предпочтительно находится в диапазоне от 0,01 до 0,4, например, от 0,01 до 0,2, от 0,01 до 0,15, от 0,01 до 0,1, от 0,01 до 0,05. Например, выпуклый деформируемый уплотнительный элемент, то есть находящийся в ненапряженном состоянии, может иметь осевую протяженность в диапазоне от 5% до 25% от осевой длины корпуса пробки, например, осевую протяженность в диапазоне от 0,5 мм до 2 мм, и наружный диаметр в диапазоне от 105% до 120% от поперечного диаметра корпуса пробки. Деформируемый уплотнительный элемент может дополнительно характеризоваться углами, образованными между корпусом пробки и деформируемым уплотнительным элементом, при этом указанные углы могут находиться в диапазоне от 120° до 160°, когда выпуклый деформируемый уплотнительный элемент имеет осевую протяженность в диапазоне от 5% до 25% от осевой длины корпуса пробки. Например, наружный диаметр может находиться в диапазоне от 4,75 мм до 5,15 мм для инъектора объемом 0,5 мл, имеющего цилиндр с внутренним диаметром 4,65 мм, наружный диаметр может находиться в диапазоне от 6,5 мм до 7 мм для инъектора объемом 1 мл, имеющего цилиндр с внутренним диаметром 6,35 мм, или наружный диаметр может находиться в диапазоне от 8,8 мм до 9,35 мм для инъектора объемом 2,25 мл, имеющего цилиндр с внутренним диаметром 8,65 мм. Когда пробка вставлена в цилиндр инъектора, между внутренней стенкой цилиндра и деформируемым уплотнительным элементом образованы углы контакта. Таким образом, будет образован угол контакта, обращенный к рабочей поверхности пробки, и угол контакта, обращенный к поверхности выпуска пробки, при этом указанные углы могут быть названы соответственно «рабочим углом контакта» и «выпускным углом контакта». В одном варианте выполнения рабочий угол контакта приблизительно равен выпускному углу контакта, хотя рабочий угол также может отличаться от выпускного угла. Например, углы контакта могут находиться в диапазоне от 5° до 60°, например, от 15° до 45°. Если углы контакта находятся в диапазоне от 5° до 60°, деформируемый уплотнительный элемент будет выпуклым и после того, как пробка введена в цилиндр. Это позволяет максимально усилить уплотняющий эффект деформируемого уплотнительного элемента, что особенно актуально, когда наружный диаметр указанного элемента на 1,5 - 10% больше, например, на 2 - 5% больше, чем внутренний диаметр цилиндра, поскольку обеспечивается целостность герметизации контейнера (ЦГК). В одном варианте выполнения пробка, то есть пробка, содержащая деформируемый уплотнительный элемент, отлита под давлением из ТРЕ, а деформируемый уплотнительный элемент является выпуклым и имеет наружный диаметр, который на 1,5-5% больше внутреннего диаметра цилиндра, когда пробка находится в ненапряженном состоянии, и, когда пробка введена в цилиндр инъектора, рабочий угол контакта и выпускной угол контакта находятся, независимо друг от друга, в диапазоне от 5° до 45°.
Корпус пробки имеет рабочую поверхность, противоположную поверхности выпуска. Таким образом, рабочая поверхность и поверхность выпуска расположены на противоположных концах, то есть на противоположных концах в осевом измерении корпуса пробки. Можно также сказать, что рабочая поверхность находится на приводном конце корпуса пробки, а поверхность выпуска - на выпускном конце корпуса пробки. При введении в цилиндр инъектора выпускной конец корпуса пробки обращен к выпускному отверстию инъектора.
Деформируемый уплотнительный элемент имеет осевую протяженность. Осевая протяженность может быть образована расстоянием между точками, в которых диаметр деформируемого уплотнительного элемента больше диаметра корпуса пробки. Осевая протяженность деформируемого уплотнительного элемента может составлять от 5% до 95% осевой длины корпуса пробки, причем указанный деформируемый уплотнительный элемент может быть расположен в любом месте корпуса пробки. В предпочтительном варианте выполнения осевая протяженность деформируемого уплотнительного элемента находится в диапазоне от 20% до 50% от осевой длины корпуса пробки.
Деформируемый уплотнительный элемент расположен в осевом местоположении от рабочей поверхности корпуса пробки. Термин «осевое местоположение» относится к точке, например, точке в осевой плоскости пробки, определяемой осевой протяженностью деформируемого уплотнительного элемента. В целом, осевое местоположение представляет собой среднюю точку между точками, в которых диаметр деформируемого уплотнительного элемента больше диаметра корпуса пробки. Однако, согласно варианту выполнения, деформируемый уплотнительный элемент является выпуклым и имеет точку, соответствующую максимальной протяженности от центральной оси пробки, например, максимальному диаметру деформируемого уплотнительного элемента. Если деформируемый уплотнительный элемент является выпуклым и имеет точку, соответствующую максимальной протяженности от центральной оси пробки, осевое местоположение может быть определено осевым расстоянием от рабочей поверхности до места максимальной протяженности. Таким образом, если деформируемый уплотнительный элемент имеет максимальную протяженность, а именно, одно максимальное удлинение, от центральной оси пробки, например, когда деформируемый уплотнительный элемент является выпуклым, местоположение максимальной протяженности от рабочей поверхности представляет собой осевое местоположение.
Пробка имеет полость в осевом местоположении деформируемого уплотнительного элемента. В контексте данного изобретения «полость» содержит сжимаемый материал, например, сжимаемую текучую среду, в частности, воздух или газ, окруженный материалом пробки, возможно также включающим материал штока поршня. Так, например, полость может быть заключена, к примеру, полностью расположена, в деформируемом уплотнительном элементе, например, в материале указанного элемента, или в корпусе пробки, например, в материале корпуса пробки. К примеру, полость может являться газом, заключенным в материале деформируемого уплотнительного элемента или материале корпуса пробки. Кроме того, полость может быть газом, заключенным в материале корпуса пробки. В других вариантах выполнения полость образована на границе раздела между корпусом пробки и деформируемым уплотнительным элементом, например, между материалом корпуса пробки и материалом деформируемого уплотнительного элемента. В еще одном варианте выполнения полость образована на границе раздела между материалом деформируемого уплотнительного элемента и штоком поршня, например, шток поршня может включать корпус пробки. В конкретном варианте выполнения корпус пробки и деформируемый уплотнительный элемент образованы как единое целое из одного и того же материала, то есть из «материала пробки». В данном варианте выполнения полость может быть заключена в материале пробки, или полость может быть сформирована на границе раздела между материалом пробки и штоком поршня.
Полость может иметь любой размер, например, объем, и любую форму. Полость может являться единой полостью или полостью, содержащей любое количество более мелких субполостей, например, полость может являться «пеной». Если полость содержит более мелкие субполости, совокупность субполостей называется единой полостью, содержащей субполости, относительно размера, формы и объема. Полость может представлять собой объем воздуха, заключенный в материале пробки или деформируемого уплотнительного элемента и, таким образом, окруженный материалом пробки и материалом деформируемого уплотнительного элемента. Например, пробка может быть отлита под давлением как цельная деталь, то есть, единая деталь, содержащая корпус пробки и деформируемый уплотнительный элемент, и в процессе литья под давлением могут быть введены пузырьки воздуха для образования полости. В частности, давление воздуха можно регулировать с учетом температуры в процессе литья под давлением таким образом, чтобы охлаждение пробки, изготовленной в ходе указанного процесса, приводило к образованию в готовой пробке полостей соответствующего размера.
Полость, например полость, заключенная в материале пробки, может иметь любую желаемую форму. Например, полость может быть сферической, эллипсоидальной, яйцевидной или цилиндрической. В конкретных вариантах выполнения полость имеет сферическую, эллипсоидальную, яйцевидную или цилиндрическую форму и имеет боковую протяженность, например, диаметр или главную ось, расположенную в диаметральной плоскости пробки. Полость имеет боковую протяженность, например поперечный диаметр. Боковая протяженность больше диаметра доступа корпуса пробки. Диаметр доступа корпуса пробки достаточен для размещения штока поршня для приведения в движение пробки после введения ее в цилиндр инъектора. Автором настоящего изобретения было установлено, что если полость имела протяженность, в частности диаметр, меньше диаметра доступа корпуса пробки, наличие полости не оказывало никакого влияния на УС пробки, независимо от наличия смазки. Однако, если поперечная протяженность деформируемого уплотнительного элемента была больше диаметра доступа, значение УС уменьшалось до такой степени, что пробка могла быть использована без какой-либо смазки, в том числе фторкаучукового покрытия на деформируемом уплотнительном элементе. Эффект наблюдался как при образовании цилиндрической полости между штоком поршня и поверхностью материала пробки, так и при образовании тороидальной полости между штоком поршня и поверхностью материала пробки, например, шток поршня был полностью введен в пробку. Поперечный диаметр предпочтительно находится в диапазоне от 50% до 65%, например, в диапазоне от 60% до 65%, от наружного диаметра деформируемого уплотнительного элемента.
В конкретном варианте выполнения полость имеет в целом тороидальную форму, и в диаметральной плоскости пробки тороидальная форма также может характеризоваться боковой протяженностью, например, поперечным диаметром или поперечной главной осью. Если полость является тороидальной, боковая протяженность относится к протяженности без сердцевины тороида. Например, тороид может окружать корпус пробки таким образом, что сердцевина тороида соответствует осевой протяженности, например, диаметру, корпуса пробки, например, диаметру доступа. Как правило, корпус пробки имеет диаметр в диапазоне от 50% до 90% от наружного диаметра деформируемого уплотнительного элемента. Глубина тороида, например, от поверхности корпуса пробки, обычно составляет от 10% до 30% от наружного диаметра деформируемого уплотнительного элемента. Полость, например, сферическая, эллипсоидальная, яйцевидная или цилиндрическая полость, также имеет осевую протяженность в осевом направлении пробки, например, осевую длину, при этом осевая длина может составлять от 5% до 95%, например, от 5% до 50% или от 10% до 20% осевой длины корпуса пробки, например, когда пробка находится в ненапряженном состоянии.
В другом варианте выполнения полость содержит сжимаемый материал, такой как губка или подобный материал. Например, материал, к примеру, эластичный материал, может иметь сетчатую структуру правильной или неправильной формы, при этом материал составляет от 10% до 40% общего объема структуры. Пробка, имеющая такую структуру, содержащую различные материалы, например, два материала, может быть получена формованием двух компонентов.
В предпочтительном варианте выполнения пробка, то есть ее корпус и деформируемый уплотнительный элемент, в своей окончательной форме выполнена в виде единого куска материала. Такой материал может быть получен путем литья ТРЕ под давлением. Особенно предпочтительно, чтобы пробка была отлита под давлением в виде цельного куска в готовом виде, причем отлита из ТРЕ, имеющего твердость по Шору (шкала А) от 30 до 90 единиц, например, от 50 до 90, например, от 70 до 90. Такая пробка подходит для инъектора, не содержащего смазки, например силиконовой смазки.
В других вариантах выполнения полость образована на границе раздела между элементами пробки или элементами пробки и штоком поршня. Например, корпус пробки может содержать твердый и жесткий материал, например, корпус пробки может являться штоком поршня, в частности, диаметр штока поршня может определять диаметр доступа корпуса пробки, а деформируемый уплотнительный элемент может представлять собой уплотнительное кольцо с выемкой вдоль его внутреннего диаметра, так что после установки указанного кольца на корпусе пробки, например, штоке поршня, полость будет образована в выемке между данным кольцом и корпусом пробки, с образованием тем самым полости тороидальной формы. В конкретном варианте выполнения корпус пробки, выполненной согласно данному изобретению, является частью штока поршня или представляет собой шток поршня, а деформируемый уплотнительный элемент представляет собой уплотнительное кольцо, выполненное из ТРЕ, имеющего твердость по Шору (шкала А) от 30 до 90, причем указанное уплотнительное кольцо имеет выемку вдоль своего внутреннего диаметра. Диаметр части корпуса пробки, являющейся штоком поршня, может составлять от 10% до 90%, например, от 30% до 70% внутреннего диаметра инъектора, соответствующего пробке, выполненной со штоком поршня. Внутренний диаметр уплотнительного кольца меньше наружного диаметра части корпуса пробки, являющейся штоком поршня, так что уплотнительное кольцо надежно установлено на указанной части, и после установки указанного кольца на корпусе пробки, между корпусом пробки и внутренней поверхностью уплотнительного кольца, то есть в углублении, образована полость в виде тороида. Поверхность части корпуса пробки, являющейся штоком поршня, может иметь канавку, обеспечивающую возможность устойчивой установки уплотнительного кольца на корпусе пробки. Диаметр материала уплотнительного кольца может составлять от 0,2 мм до 2 мм, а выемка может иметь глубину в диапазоне от 20% до 80%) от указанного диаметра уплотнительного кольца. В другом варианте выполнения шток поршня содержит два или более вышеописанных уплотнительных колец.
В другом варианте выполнения корпус пробки имеет цилиндрическую форму, например, цилиндрическую форму, определяющую диаметр доступа, причем для возможности установки на корпусе пробки деформируемый уплотнительный элемент выполнен на цилиндрической конструкции, например, на «втулке», так что при установке указанной цилиндрической конструкции на корпусе пробки между поверхностью корпуса пробки и внутренней поверхностью цилиндрической конструкции будет образована полость. Цилиндрическая конструкция имеет внутреннюю поверхность, которая может содержать углубление в осевом местоположении деформируемого уплотнительного элемента, и/или поверхность корпуса пробки может содержать углубление в осевом местоположении деформируемого уплотнительного элемента. Таким образом, в углублении или углублениях между корпусом пробки и цилиндрической конструкцией образована тороидальная полость. «Глубина» тороида, то есть расстояние от поверхности корпуса пробки до поверхности цилиндрической конструкции при ее установке на корпусе пробки, как правило, будет находиться в диапазоне от 10% до 30% от наружного диаметра деформируемого уплотнительного элемента. Цилиндрическая конструкция предпочтительно содержит два, три или более деформируемых уплотнительных элементов. Корпус пробки может являться частью штока поршня, причем корпус пробки предпочтительно изготовлен из твердого материала, например термопластичного полимера. Корпус пробки может иметь поперечный диаметр, составляющий от 10% до 90%, например, от 30% до 70% от внутреннего диаметра инъектора, соответствующего данной пробке. Цилиндрическая конструкция предпочтительно изготовлена из эластичного материала, например, может быть отлита под давлением из ТРЕ, в частности, из ТРЕ, имеющего твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90, например, от 50 до 80.
Пробка может иметь трубчатую часть для размещения штока поршня. Шток поршня может содержать корпус пробки. Диаметр трубчатой части или диаметр штока поршня, как правило, образует диаметр доступа корпуса пробки. В данном варианте выполнения полость может быть образована, например, в виде тороидальной полости, на границе раздела между корпусом пробки, например, штоком поршня, и деформируемым уплотнительным элементом. В конкретном варианте выполнения пробка, включающая деформируемый уплотнительный элемент, выполнена в виде единого целого, например, методом литья под давлением, а корпус пробки имеет трубчатую часть для размещения штока поршня. Материал пробки предпочтительно представляет собой ТПЭ, например, стирольный блок-сополимер (SBC). Шток поршня может иметь любой размер и форму, обеспечивающие возможность введения указанного штока в трубчатую часть и приведения в действие, например, проталкивания, пробки. Один конец штока поршня имеет участок зацепления, имеющий концевую площадку и наружную поверхность, образующую наружный диаметр. Трубчатая часть имеет внутреннюю поверхность, образующую внутренний диаметр, размер которого обеспечивает размещение участка зацепления. Внутренний диаметр трубчатой части может быть примерно равен или меньше наружного диаметра участка зацепления. В частности, если внутренний диаметр трубчатой части меньше наружного диаметра участка зацепления, материал пробки должен быть эластичным, например, пробка может быть отлита под давлением из ТРЕ. Таким образом, введение участка зацепления в трубчатую часть может образовывать полость на границе раздела между концевой площадкой участка зацепления и трубчатой частью и/или между внутренней поверхностью трубчатой части и наружной поверхностью участка зацепления.
Трубчатая часть проходит от рабочей поверхности до низа трубчатой части, за пределы осевого местоположения деформируемого уплотнительного элемента. Таким образом, при введении штока поршня в трубчатую часть, в осевом положении между наружной поверхностью участка зацепления и внутренней поверхностью трубчатой части и/или между концевой площадкой участка зацепления и низом трубчатой части может быть образована полость. Например, шток поршня может быть вставлен в трубчатую часть таким образом, что концевая площадка находится в контакте с низом трубчатой части, и между наружной поверхностью участка зацепления и внутренней поверхностью трубчатой части образована, например, заключена, тороидальная полость. В другом варианте выполнения шток поршня вставлен в трубчатую часть таким образом, что между концевой площадкой участка зацепления и низом трубчатой части образована полость, причем эта полость может иметь цилиндрическую или эллипсоидальную форму. Путем регулирования степени введения штока поршня в трубчатую часть также возможно обеспечить наличие любой комбинации тороидальных, цилиндрических и эллипсоидальных форм.
Для того чтобы контролировать степень введения штока поршня в трубчатую часть, шток поршня может содержать уступ или подобный элемент. Уступ может иметь любую желаемую форму, но, как правило, уступ расположен рядом с участком зацепления. Таким образом, обеспечивается возможность введения участка зацепления в трубчатую часть на расстояние, на котором полость, образованная между внутренней поверхностью трубчатой части и наружной поверхностью участка зацепления и/или между концевой площадкой и низом трубчатой части, имеет заданный размер и форму. Уступ может полностью окружать шток поршня, или уступ может содержать два, три или более элементов, проходящих от центральной оси штока поршня. Независимо от формы уступа, его протяженность, например диаметр, меньше внутреннего диаметра цилиндра инъектора и больше внутреннего диаметра трубчатой части.
В конкретных вариантах выполнения трубчатая часть содержит зацепляющее устройство, предназначенное для взаимодействия с сопряженным зацепляющим устройством участка зацепления. Зацепляющее устройство и сопряженное зацепляющее устройство могут быть выбраны произвольным образом, но взаимодействие зацепляющего устройства с сопряженным зацепляющим устройством позволяет штоку поршня как толкать, так и тянуть пробку, так что инъектор, имеющий пробку и шток поршня, может быть заполнен и опорожнен путем перемещения поршня в инъекторе соответственно вверх и вниз. В одном варианте выполнения участок зацепления имеет наружную резьбу, например, винтовую наружную резьбу, а трубчатая часть, соответственно, содержит сопряженную внутреннюю резьбу, например, винтовую внутреннюю резьбу; таким образом, указанные резьбы обеспечивают создание зацепляющего устройства и сопряженного зацепляющего устройства, соответственно. Внутренняя винтовая резьба имеет больший и меньший диаметр, которые вместе образуют спираль. Меньший диаметр определяет диаметр доступа корпуса пробки. Если участок зацепления имеет наружную резьбу, шток поршня, особенно участок зацепления, предпочтительно выполнен из неэластичного материала, например, термопластичного полимера. Внутренняя поверхность трубчатой части, имеющей сопряженную внутреннюю резьбу, тоже может быть выполнена из неэластичного материала, например, термопластичного полимера. При этом, поскольку наружная резьба выполнена из неэластичного материала, внутренняя резьба, в частности, трубчатая часть или трубчатая часть и деформируемый уплотнительный элемент, могут быть выполнены из эластичного материала, в частности, из ТРЕ.
Если корпус пробки содержит трубчатую часть, низ трубчатой части может содержать также дополнительные конструкции, например, чтобы придать полости определенную форму. Например, низ трубчатой части может содержать выступ, верхняя поверхность которого может быть приведена в контакт с концевой площадкой участка зацепления, так что между указанной поверхностью выступа и внутренней поверхностью трубчатой части образована полость. Выступ может также считаться твердой частью. Выступ может представлять собой цилиндрический выступ с меньшим диаметром, например, диаметром, который определяет диаметр доступа, по сравнению с внутренним диаметром трубчатой полости, так что образовавшаяся полость имеет форму цилиндрической оболочки. Выступ может иметь и другие формы. Например, выступ может содержать дополнительные конструкции, расположенные между указанной поверхностью выступа и внутренней поверхностью трубчатой части, так что при введении участка зацепления в трубчатую часть может быть образовано несколько субполостей, например, полость будет иметь форму прерывистой цилиндрической оболочки. К примеру, пробка может содержать выступ с двумя, тремя, четырьмя или более элементами, проходящими от выступа к внутренней поверхности трубчатой части, образуя соответственно две, три, четыре или более субполостей. Если низ трубчатой части содержит дополнительные конструкции, пробку предпочтительно отливают под давлением в виде цельной детали, содержащей деформируемый элемент и корпус пробки, имеющий трубчатую часть, низ которой содержит выступ.
Предложенная пробка имеет по меньшей мере один деформируемый уплотнительный элемент, при этом в осевом местоположении указанного по меньшей мере одного деформируемого уплотнительного элемента пробка имеет полость. Однако пробка также может содержать дополнительные деформируемые уплотнительные элементы. Если пробка имеет более одного уплотнительного элемента, например, два или три деформируемых уплотнительных элемента, каждый указанный элемент расположен в осевом местоположении от рабочей поверхности. Пробка может иметь одну или более полостей, причем по меньшей мере одна полость расположена в осевом местоположении деформируемого уплотнительного элемента. Например, пробка может иметь первый деформируемый уплотнительный элемент, расположенный в первом осевом местоположении от рабочей поверхности, и второй деформируемый уплотнительный элемент, расположенный во втором осевом местоположении от рабочей поверхности. Пробка может иметь первую полость, расположенную в первом осевом местоположении от рабочей поверхности, и, как вариант, также вторую полость, расположенную во втором осевом местоположении от рабочей поверхности. В контексте данного изобретения первым осевым местоположением является, если не указано иное, осевое местоположение, наиболее близкое к поверхности выпуска корпуса пробки. Любой вариант выполнения полости, описанной выше, относится к первому осевому местоположению, если пробка содержит дополнительные деформируемые уплотнительные элементы.
В одном варианте выполнения пробка имеет второй деформируемый уплотнительный элемент, расположенный во втором осевом местоположении от рабочей поверхности корпуса пробки, и вторую полость, расположенную во втором осевом местоположении. Корпус пробки может быть сплошным, и обе полости могут быть окружены материалом корпуса пробки. В конкретном варианте выполнения пробка, в частности пробка, отлитая под давлением в виде одной детали из ТРЕ, содержит трубчатую часть, проходящую от рабочей поверхности до низа трубчатой части за пределы первого и второго осевых местоположений деформируемых уплотнительных элементов. В данном варианте выполнения пробка должна быть использована со штоком поршня, имеющим вышеописанный участок зацепления. Первая полость, расположенная в первом осевом местоположении, то есть в осевом местоположении, наиболее близком к поверхности выпуска корпуса пробки, может иметь любой размер и форму, как описано выше, а вторая полость образована на границе раздела между наружной поверхностью участка зацепления и внутренней поверхностью трубчатой части. Таким образом, вторая полость имеет в целом тороидальную форму, тогда как первая полость может быть тороидальной, эллипсоидальной, цилиндрической или комбинацией указанных форм. Для данного варианта шток поршня предпочтительно имеет уступ, как описано выше.
В другом варианте выполнения корпус пробки содержит рабочий элемент и выпускной элемент, которые связаны друг с другом упругим контурным элементом. Упругий контурный элемент может иметь любую конструкцию, но в конкретном варианте выполнения упругий контурный элемент имеет форму в целом в виде кольца. Когда пробку, имеющую упругий контурный элемент, вводят в цилиндр инъектора, и рабочий элемент пробки выталкивается, упругий контурный элемент выталкивает выпускной элемент пробки, а когда рабочий элемент пробки вытягивается, упругий контурный элемент вытягивает выпускной элемент пробки. Каждый из элементов пробки, выпускной и рабочий, имеет деформируемый уплотнительный элемент, как описано выше, причем выпускной элемент и рабочий элемент пробки расположены соответственно в первом и втором осевых местоположениях от рабочей поверхности корпуса пробки, и пробка имеет первую и, как вариант, также вторую полость, расположенные соответственно в указанных первом и втором осевых местоположениях. Диаметры полостей, как правило, независимо друг от друга находятся в диапазоне от 50% до 65% от наружного диаметра деформируемых уплотнительных элементов. Пробка, включающая выпускной элемент и рабочий элемент, а также упругий контурный элемент, предпочтительно отлита под давлением как единое целое, например, из ТРЕ. Предпочтительными материалами для рабочего элемента пробки, выпускного элемента пробки и упругого контурного элемента являются ТПЭ, например SBC, например SBC, выбранный из группы, содержащей гидрогенизированный SBC или негидрогенизированный SBS или их сплавы. Кроме того, рабочий элемент пробки, выпускной элемент пробки и упругий контурный элемент предпочтительно отлиты под давлением из ТПЭ как единое целое. В одном варианте выполнения рабочий элемент пробки, выпускной элемент пробки, упругий контурный элемент или рабочий элемент пробки, выпускной элемент пробки и упругий контурный элемент имеют твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90, например, от 50 до 90. Упругий контурный элемент имеет твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 50 до 90, в частности, от 70 до 90.
Когда пробку, имеющую упругий контурный элемент, вводят в цилиндр инъектора, деформируемые уплотнительные элементы как рабочего элемента пробки, так и выпускного элемента пробки упираются во внутреннюю стенку цилиндра и уплотняют зазор между внутренней стенкой цилиндра и корпусом пробки, тем самым создавая между указанными элементами сжимаемый участок. Как правило, упругий контурный элемент имеет объемную долю, составляющую от 10% до 90%, например, от 10% до 70%, от 15% до 50% или от 20% до 40% от объема сжимаемого участка (например, когда пробка находится в ненапряженном состоянии), а остальная часть объема может быть занята сжимаемой текучей средой, например, воздухом или воздухом вместе с каплями жидкости, например, каплями воды, образующимися вследствие наличия влаги в воздухе. Осевая длина сжимаемого участка, как правило, составляет от 10% до 90% от общей осевой длины пробки в ненапряженном состоянии, например, по меньшей мере 20%, например, по меньшей мере 25% или по меньшей мере 30% от общей осевой длины пробки. Например, упругий контурный элемент может иметь длину в диапазоне от 30% до 70%, например, 30%, 40%, 50%, 60% или 70% от длины пробки в ненапряженном состоянии. В результате соединения рабочего элемента пробки с выпускным элементом пробки посредством упругого контурного элемента, общее УС может быть согласовано с силой трения скольжения пробки и имеет значение, сопоставимое с указанной силой. Это обеспечивает ощущения даже еще большей плавности для конечного пользователя инъектора с пробкой, по сравнению с использованием пробки согласно данному изобретению, имеющей два деформируемых уплотнительных элемента, выполненных с полостями согласно данному изобретению. Более подробная информация о пробках с упругим контурным элементом представлена в документе WO 2017/157396, содержание которого включено в данное описание посредством ссылки.
В конкретном варианте выполнения упругий контурный элемент имеет цилиндрическую форму. Например, пробка может быть отлита под давлением в виде единой детали, например из ТРЕ, с созданием рабочего элемента и выпускного элемента пробки, а также трубчатой части, причем по меньшей мере участок этой трубчатой части, расположенный между указанными рабочим и выпускным элементами, имеет стенку уменьшенной толщины, так что невозможен контакт с участком зацепления штока поршня, введенного в трубчатую часть. Например, толщина стенки такова, что трубчатая часть, то есть упругий контурный элемент, имеет объемную долю в диапазоне от 10% до 25% от объема сжимаемой части. При отсутствии контакта между участком зацепления и стенками трубчатой части данные стенки являются гибкими и позволяют рабочему элементу пробки начать движение раньше выпускного элемента пробки при проталкивании рабочего элемента, например, с помощью штока поршня. Таким образом, цилиндрическая трубчатая часть представляет собой упругий контурный элемент. В данном варианте выполнения между поверхностью участка зацепления и материалом рабочего элемента пробки предпочтительно образована полость тороидальной формы. Еще одна полость расположена в местоположении выпускного элемента пробки. Обе полости будут иметь уменьшенное УС по сравнению с поршневыми элементами, не имеющими полостей, и упругий контурный элемент, в данном случае трубчатая часть, к тому же нивелирует УС так, что конечный пользователь инъектора, имеющего пробку, почувствует небольшую разницу между УС и силой трения скольжения. В данном варианте выполнения шток поршня предпочтительно имеет уступ, как описано выше.
В другом варианте выполнения пробку с трубчатой частью, также являющейся упругим контурным элементом, используют со штоком поршня, не имеющим участка зацепления. Например, пробка может использоваться вместе со штоком поршня, выполненным с возможностью проталкивания указанной пробки. В данном варианте выполнения толщина стенки трубчатой части такова, что объемная доля трубчатой части, то есть упругого контурного элемента, составляет от 20% до 50%, например, от 25% до 40%, от объема сжимаемой части.
В еще одном варианте выполнения пробка имеет трубчатую часть, также являющуюся упругим контурным элементом, как описано выше, причем в инъекторе эта пробка используется вместе со штоком поршня, имеющим участок зацепления с устройством зацепления, сопряженным с устройством зацепления трубчатой части. Таким образом, шток поршня может обеспечивать как наполнение, так и опорожнение инъектора с помощью указанной пробки. Например, трубчатая часть может иметь первый внутренний диаметр, проходящий по материалу рабочего элемента пробки от рабочей поверхности, и больший, второй, внутренний диаметр на участке трубчатой части, являющемся упругим контурным элементом, причем зона изменения размера от первого внутреннего диаметра до большего, второго, внутреннего диаметра является зацепляющим устройством трубчатой части. Шток поршня имеет участок зацепления, диаметр которого примерно равен первому внутреннему диаметру, и концевую площадку, имеющую большее поперечное сечение по сравнению с первым внутренним диаметром. Таким образом, концевая площадка служит зацепом, который может вытягивать поршень по направлению к приводному концу инъектора, выполненного с пробкой. Таким образом, указанная концевая площадка является зацепляющим устройством, сопряженным с зацепляющим устройством трубчатой части. Концевая площадка может иметь любую желаемую форму. Например, концевая площадка может иметь форму диска, диаметр которого больше первого внутреннего диаметра, но меньше второго внутреннего диаметра, или концевая площадка может иметь две или более частей, отходящих от центральной оси штока поршня с созданием поперечного сечения, которое больше, чем первый внутренний диаметр.
В другом варианте выполнения пробка имеет полость в осевом местоположении деформируемого уплотнительного элемента, ближайшем к выпускному концу пробки, причем данная полость открыта в направлении к выпускному концу, то есть на поверхности выпуска. Пробка может иметь вышеописанную трубчатую часть, в частности, трубчатую часть, имеющую зацепляющее устройство, предназначенное для взаимодействия с сопряженным зацепляющим устройством участка зацепления штока поршня. Указанные зацепляющее устройство и сопряженное зацепляющее устройство могут представлять собой соответственно внутреннюю винтовую резьбу и наружную винтовую резьбу. Пробка согласно данному варианту выполнения может быть использована в инъекторе без каких-либо доработок, поскольку полость уменьшит УС пробки, по сравнению с пробкой, не имеющей такой полости. Тем не менее, пробка согласно данному варианту выполнения имеет соответствующую базовую точку для создания полости, заключенной в корпусе пробки. Например, к корпусу пробки может быть прикреплен наконечник, так что полость заключена между материалом наконечника и корпусом пробки. По желанию может быть выполнено крепление наконечника к материалу корпуса пробки. Например, наконечник и корпус пробки могут быть склеены или приварены друг к другу. Наконечник и корпус пробки могут быть изготовлены из одного и того же или из разных материалов. В конкретном варианте выполнения пробка, содержащая, таким образом, корпус пробки и деформируемый уплотнительный элемент, и наконечник изготовлены предпочтительно методом литья под давлением из ТРЕ, например, из одного того же ТРЕ, причем наконечник прикреплен к пробке с помощью ультразвуковой или лазерной сварки.
В еще одном варианте выполнения пробку, включающую таким образом корпус и деформируемый уплотнительный элемент, отливают под давлением из ТРЕ, получая трубчатую часть, проходящую от рабочей поверхности до низа, расположенного за осевым местоположением деформируемого уплотнительного элемента. Затем в трубчатой части формируют полость путем закрепления заглушки в трубчатой части, так что полость заключена в материале корпуса пробки и заглушки. При желании заглушка и пробка могут быть закреплены. Заглушка может заполнять трубчатую часть полностью или частично. Например, когда трубчатая часть полностью заполнена заглушкой, может быть образована пробка, которая не может входить в зацепление со штоком поршня, тем самым, не допуская вытягивание пробки указанным штоком. Заглушка также может частично заполнять трубчатую часть. В результате этого трубчатая часть может содержать зацепляющее устройство для взаимодействия с сопряженным зацепляющим устройством участка зацепления штока поршня, например, внутреннюю и наружную винтовую резьбу, соответственно. Пробка и заглушка могут быть изготовлены из одного и того же или из разных материалов. Однако предпочтительно, чтобы заглушка была изготовлена из ТПЭ, в частности, из того же ТПЭ, что и пробка. Это позволяет сваривать заглушку и пробку друг с другом, например, с помощью ультразвуковой или лазерной сварки. В конкретном варианте выполнения корпус пробки, например, на рабочей поверхности, содержит углубление, облегчающее ориентацию в вибрационном загрузочном устройстве, например, в бункерном питателе. Углубление для облегчения ориентации в вибрационном питателе, как правило, не содержит внутренней винтовой резьбы. В другом варианте выполнения рабочая поверхность симметрична относительно поверхности выпуска. Если рабочая поверхность симметрична относительно поверхности выпуска, указанные поверхности предпочтительно не содержат никакого зацепляющего устройства, предназначенного для зацепления штока поршня. В конкретном варианте выполнения пробка содержит два или более деформируемых уплотнительных элементов и по меньшей мере две полости, образованные в месте расположения двух из указанных деформируемых уплотнительных элементов, а рабочая поверхность симметрична относительно поверхности выпуска. Однако в другом варианте выполнения рабочая поверхность содержит зацепляющее устройство для взаимодействия с сопряженным зацепляющим устройством штока поршня. В данном изобретении можно использовать любое зацепляющее устройство и сопряженное зацепляющее устройство. В одном варианте выполнения зацепляющее устройство содержит внутреннюю винтовую резьбу, а сопряженное зацепляющее устройство содержит наружную винтовую резьбу.
Предложенная пробка может быть встроена в шток поршня таким образом, что рабочая поверхность представляет собой приводной конец штока поршня, например, плоскость для большого пальца. Таким образом, другой аспект данного изобретения относится к штоку поршня для инъектора, предназначенного для введения лекарственной смеси. Шток поршня представляет собой конструкцию с интегрированной пробкой в соответствии с любым вариантом выполнения пробки согласно изобретению.
Полость или «полость уплотнительного элемента» может быть окружена твердым материалом пробки в области, расположенной по направлению к выпускному концу пробки и, следовательно, ближе всего к лекарственному препарату. Как правило, чем больше размер полости, перпендикулярный продольной оси контейнера и пробки, и/или вертикальный размер, тем меньше сила, действующая через деформируемый уплотнительный элемент на внутреннюю стенку, и, следовательно, меньше статическое и динамическое трение между деформируемым уплотнительным элементом и внутренней стенкой контейнера и, например, на пограничной поверхности примыкания.
В известной пробке самый нижний деформируемый уплотнительный элемент, ближайший к выпускному концу пробки, отвечает за основную часть герметизирующей способности пробки, поскольку пробка является твердой в области, противоположной самому нижнему деформируемому уплотнительному элементу, и в области, обращенной к лекарственному препарату и находящейся с ним в контакте. Однако твердая часть эластомерного материала, противоположная деформируемому уплотнительному элементу, в сочетании с увеличенным диаметром указанного элемента по сравнению с внутренним диаметром контейнера приводит к возникновению существенного прижимного усилия в момент введения пробки и далее. Для устранения значительных усилий, обычно возникающих в пробках известного уровня техники, требуется использование смазочных средств.
Согласно настоящему изобретению, значительное прижимное усилие, направленное от деформируемого уплотнительного элемента к внутренней стенке контейнера, в пробках известного уровня техники существенно уменьшено благодаря выполнению в твердой части пробки полости, соответственно, с уменьшением количества эластомерного материала за деформируемым уплотнительным элементом, и, в конечном счете, с уменьшением статических и динамических сил, возникающих между уплотнительным элементом и контейнером. Пробка согласно настоящему изобретению содержит полость в уплотнительном элементе, которая может рассматриваться как замена твердой части пробки, противоположной деформируемому уплотнительному элементу. В ненапряженном состоянии, перед введением в контейнер, диаметр деформируемого уплотнительного элемента больше внутреннего диаметра контейнера, чтобы можно было обеспечить надлежащее уплотнение для соответствующей герметизации контейнера после введения. Согласно изобретению, замена эластомерного материала полостью может иметь место за пределами любого деформируемого уплотнительного элемента пробки, независимо от его положения на пробке, и, следовательно, деформируемый уплотнительный элемент с противолежащей полостью может быть верхним, а также самым нижним деформируемым уплотнительным элементом, либо средним уплотнительным элементом или уплотнительным элементом, расположенным в любом месте между верхним и нижним деформируемыми уплотнительными элементами, или между рабочим и выпускным концами пробки, не ограничивая настоящее изобретение.
Полость согласно изобретению может быть сплошной или частичной полостью, расположенной напротив уплотнительного элемента. Согласно данному изобретению, сплошная полость не имеет отверстий и, следовательно, полностью заключена в корпусе пробки. Согласно данному изобретению, частичная полость может иметь отверстие, открывающее указанную полость в любом направлении. Отверстие полости может быть ориентировано в направлении приводного конца пробки, к полости с внутренней резьбой или к соединительному средству для штока поршня. Согласно данному изобретению, полость уплотнительного элемента расположена напротив деформируемого уплотнительного элемента, а в предпочтительном варианте выполнения в направлении выпускного конца пробки к полости прилегает эластомерный материал.
В одном варианте выполнения отверстие полости уплотнительного элемента ориентировано в направлении выпускного конца пробки, тогда как закрытый конец и эластомерный материал, прилегающий к полости, ориентированы в направлении рабочей части пробки.
Изначально диаметр деформируемого уплотнительного элемента превышает внутренний диаметр контейнера, и поэтому при введении в контейнер указанный элемент будет оказывать окружное усилие, направленное внутрь контейнера, например, «главное усилие». Указанное главное усилие представляет собой усилие, возникающее из-за того, что диаметр уплотнительного элемента больше внутреннего диаметра контейнера. Главное усилие может быть относительно небольшим или относительно большим, в зависимости от того, каким образом деформируемый уплотнительный элемент поддерживается эластомерным материалом, расположенным напротив указанного элемента. Чем больше эластомерного материала расположено напротив деформируемого уплотнительного элемента для его поддержания, тем больше общая сила, направленная к внутренней стенке контейнера.
И наоборот, чем меньше эластомерного материала находится за деформируемым уплотнительным элементом, тем меньше усилие, оказываемое по направлению к внутренней стенке контейнера. Общее усилие, оказываемое деформируемым уплотнительным элементом по направлению к стенке контейнера, является сочетанием главной силы, в зависящей от диаметра деформируемого уплотнительного элемента, и усилия, вызывающего уменьшение или увеличение силы в зависимости от количества эластомерного материала, расположенного напротив деформируемого уплотнительного элемента. В конечном итоге, на общую силу положительно или отрицательно влияет количество эластомерного материала, придавливаемого уплотнительным элементом к внутренней стенке контейнера, что в результате будет зависеть от размера и измерения полости уплотнительного элемента.
Полость уплотнительного элемента проходит таким образом, что вдоль оси деформируемого уплотнительного элемента внутри пробки ограничена ее ширина, а вдоль продольной оси контейнера внутри пробки ограничена ее высота. И хотя высота полости уплотнительного элемента может оказывать влияние на усилие, направленное к внутренней стенке контейнера, именно ширина вдоль оси, совпадающей с деформируемым уплотнительным элементом, будет иметь наибольшее влияние на усилие, направленное к внутренней стенке контейнера. Чем больше ширина и высота, тем меньше эластомерного материала, вызывающего уменьшение усилия прижима уплотнительного элемента. И наоборот, чем меньше ширина и высота, тем больше эластомерного материала, вызывающего увеличение усилия прижима уплотнительного элемента.
В одном варианте выполнения полость уплотнительного элемента полностью окружена материалом пробки, причем согласно данному варианту выполнения полость уплотнительного элемента содержит газ, но может содержать любой деформируемый материал.
Согласно любому варианту выполнения изобретения, полость уплотнительного элемента может иметь любую геометрическую форму в любом измерении пробки и может быть прямоугольной, овальной, круглой, квадратной или иметь любую промежуточную форму. Диаметр полости уплотнительного элемента может составлять до 95% от диаметра корпуса пробки вдоль оси деформируемого уплотнительного элемента. Однако предпочтительный диаметр полости преимущественно находится в диапазоне от 50% до 65% от размера вдоль оси деформируемого уплотнительного элемента. Полость уплотнительного элемента может иметь диаметр, составляющий до 80% от диаметра корпуса пробки вдоль продольной оси пробки.
В четвертом варианте выполнения корпус пробки может быть выполнен из материала, обладающего способностью расширения и сжатия в зависимости от окружающего материала, с которым он взаимодействует, тем самым, обеспечивая, как и полость уплотнительного элемента согласно данному изобретению, тот же результат, но другими средствами. Некоторые пластичные составы, такие как полистирол в сочетании, например, с бутадиеном или акрилонитрилом, могут быть рассчитаны и использованы для формирования корпуса пробки и, таким образом, для замены известного эластомерного материала, противолежащего деформируемому уплотнительному элементу. В результате замены известного эластомерного материала, расположенного в твердой части пробки, материалом, предусматривающим более значительные возможности сжатия напротив деформируемого уплотнительного элемента, уменьшается избыточное усилие в направлении внутренней стенки контейнера. В указанном варианте выполнения пробка может быть твердой напротив деформируемого уплотнительного элемента и поэтому, в зависимости от конкретных требований, предъявляемых к усилию для заданной области применения инъекционной системы, может не иметь полости в уплотнительном элементе.
В любом варианте выполнения или комбинации вариантов выполнения пробка может обладать способностью к поглощению избыточных усилий, оказываемых в направлении деформируемого уплотнительного элемента и далее к стенке контейнера во время инъекции, чего не может обеспечить пробка, известная из уровня техники, по причине наличия твердой части эластомерного материала в области, противоположной деформируемому уплотнительному элементу.
Пробка может быть изготовлена из любого материала. В частности, корпус пробки не контактирует с внутренней стенкой контейнера, и к материалу корпуса пробки обычно предъявляется только одно требование, а именно то, что он должен быть инертным по отношению к любой фармацевтической композиции, находящейся в инъекторе. Деформируемый уплотнительный элемент также должен быть инертным по отношению к фармацевтической композиции, находящейся в инъекторе.
В одном варианте выполнения изобретения пробка окрашена или пигментирована, например, пробка имеет черный цвет, чтобы создавался контраст между пробкой и контейнером шприца. Данный контраст позволит более точно отмерять дозу, если контейнер содержит линии индикации объема. Например, в контейнере, отмеченном черными линиями, указывающими объем, черная пробка может облегчить считывание показаний для лучшего контроля объема, засасываемого в инъектор или выпускаемого из инъектора. Однако пигменты и красители могут просачиваться из пробки в фармацевтическую композицию, находящуюся в инъекторе. Это особенно актуально для инъекторов, предварительно заполненных фармацевтической композицией, поскольку в данном случае фармацевтическая композиция может находиться в контакте с пробкой в течение длительного периода времени. В предпочтительном варианте выполнения пробка согласно данному изобретению не содержит никаких пигментов или красителей, например, является «прозрачной». Это особенно предпочтительно, если пробку используют в инъекторе, содержащем фармацевтическую композицию, например, предварительно заполненном инъекторе, поскольку отсутствует опасность просачивания красителей или пигментов, а также нет явной необходимости в вышеупомянутом контрасте, так как заполнение шприца производят на автоматизированном наполнительном оборудовании в фармацевтической компании.
В конкретном варианте выполнения изобретения пробка и деформируемый уплотнительный элемент выполнены из одного и того же материала, например, корпус пробки и деформируемый уплотнительный элемент выполнены из одного и того же материала и изготовлены в виде одного компонента. В одном варианте выполнения пробку и деформируемый уплотнительный элемент изготавливают как единый компонент из любого материала, соответствующего назначению деформируемого уплотнительного элемента. В результате создания пробки, например, корпуса пробки, и деформируемого уплотнительного элемента, а также любых опциональных опорных уплотнительных элементов из одного и того же материала можно обеспечить более экономичное и простое производство, тем самым в значительной степени избегая различных технологических этапов, например, трудоемкой сборки. В предпочтительном варианте выполнения пробка и/или деформируемый уплотнительный элемент выполнены из ТРЕ. Особенно подходящим составом является Evoprene G970 от компании «Mexichem Specialty Compounds)), который является стирол-этилен-бутадиен-стирольным (SEBS) блоксополимером и имеет правильную комбинацию твердости по Шору (шкала А) в сочетании с относительно низким коэффициентом остаточной деформации при сжатии.
В одном варианте выполнения изобретения пробка специально предназначена для использования с одноразовым шприцем или штоком поршня предварительно заполненного шприца через средство его соединения вместе с соединительным средством штока поршня. Согласно данному варианту выполнения пробка и шток поршня могут быть изготовлены по отдельности с последующей установкой штока поршня в пробку. Согласно данному варианту выполнения альтернативное изготовление пробки и штока поршня отличается процедурой двойного формования, при которой пробку и шток поршня изготавливают в результате последовательного двойного формования, обеспечивающего создание полости уплотнительного элемента после окончательного цикла формования, в то время как дорогостоящий этап сборки посредством ручной или автоматизированной операции сохраняется. Указанный принцип двойного или тройного формования может быть в одинаковой степени актуален для варианта выполнения, содержащего твердый материал с хорошими показателями расширения и сжатия. Любой из указанных вариантов выполнения, включающих шток поршня, отличается тем, что при установке в пробке общая ширина или диаметр крайнего конца штока поршня, который может проходить в полость уплотнительного элемента, на 5-90% меньше ширины полости уплотнительного элемента.
В шестом варианте выполнения полость уплотнительного элемента образована прерывистой или непрерывной круговой цилиндрической свободной областью материала между уплотнительным элементом и твердой частью пробки по направлению к центру пробки. Свободная область материала образует вертикальный конус заданного размера на продольной оси пробки.
В любом из вариантов выполнения изобретения пробка может дополнительно содержать уменьшение толщины материала корпуса пробки между верхним и нижним уплотнительными элементами, также называемое упругим контурным элементом. Данного упругого контурного элемента достаточно для обеспечения соответствующей упругости. Упругий контурный элемент может быть изготовлен, например, из эластичного полимера, например ТПЭ, или из гибкого металла. В конкретном варианте выполнения уменьшение толщины материала осуществляют литьем под давлением из ТПЭ, например, стирольного блок-сополимера (SBC), такого как SBC, выбранного из группы, включающей гидрогенизированный SBC или негидрогенизированный SBS или их сплавы. В особенно предпочтительном случае пробка и упругий контурный элемент отлиты под давлением как единое целое в своей окончательной форме из ТРЕ, имеющего твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 50 до 90, например, от 70 до 90.
В отличие от существующих пробок пробка согласно изобретению обеспечивает уменьшение статического усилия, также известного как УС, необходимого для перемещения пробки, до значительно меньших значений, путем сдвигания уплотнительных элементов, с равномерным разделением суммарного УС на меньшие приращения благодаря пошаговому перемещению уплотнительных элементов. Когда уплотнительный элемент, ближайший к открытому концу контейнера, называемый рабочим уплотнительным элементом, начинает перемещаться, его движение будет проталкивать уплотнительный элемент, ближайший к концу контейнера, на котором расположена игла, и называемый пассивным уплотнительным элементом, но автор настоящего изобретения неожиданно обнаружил, что статическое трение пассивного уплотнительного элемента вносит лишь незначительный вклад в усилие, необходимое для перемещения пробки и выталкивания жидкости из цилиндра, так что плавное перемещение пробки достигается при статическом трении только рабочего уплотнительного элемента, который содействует статическому трению пробки.
Таким образом, максимальное УС, ощущаемое пользователем, никогда не будет превышать УС для одного уплотнительного элемента. Следующие значения иллюстрируют УС, полученное согласно варианту выполнения изобретения: УС рабочего уплотнительного элемента, составляющее 7 Н, уменьшено до средней силы трения скольжения, составляющей 4 Н, увеличено до УС пассивного уплотнительного элемента, составляющего 7 Н, уменьшено до средней силы трения скольжения, составляющей 4 Н для завершения инъекции, равно примерно 50% от значения УС обычной пробки, составляющего около 14 Н. Таким образом, пробка, выполненная в соответствии с данным изобретением, способна обеспечить уменьшение УС до половины значения или ниже по сравнению с любой известной пробкой.
Упругий контурный элемент имеет размер толщины, обеспечивающий дифференциальное перемещение уплотнительных элементов пробки, тем самым, уменьшая УС. В отличие от обычных пробок, которые перемещают все уплотнительные элементы одновременно, упругий контурный элемент гарантирует, что уплотнительный элемент, ближайший к отверстию контейнера и активируемый штоком поршня в первую очередь, начнет движение до перемещения уплотнительного элемента, ближайшего к концу контейнера, на котором расположена игла. В результате дифференциального движения общее УС значительно снижается, обеспечивая существенно лучшую характеристику скольжения, в конечном итоге повышая стабильность проведения инъекции, удобство в обращении и комфорт для пациента, когда резкое и внезапное движение штока поршня может привести к очень неприятным ощущениям для пациента.
Размер упругого контурного элемента может варьироваться по длине и толщине вдоль продольной и горизонтальной оси пробки. Упругий контурный элемент может дополнительно варьироваться по толщине для одной заданной пробки.
Деформируемый уплотнительный элемент выполнен из материала, обладающего соответствующей твердостью и эластичностью для обеспечения герметичности кольцевого зазора между пробкой и внутренней стенкой контейнера. Для деформируемого уплотнительного элемента может быть выбран любой материал ТПЭ. В предпочтительном варианте выполнения пробка и деформируемый уплотнительный элемент согласно данному изобретению изготовлены в виде одного компонента методом литья под давлением из соответствующего термопластичного полимера, такого как Evoprene, производимый компанией «Mexichem», который представляет собой химически инертную композицию SEBS. Пробка предпочтительно отлита под давлением и, таким образом, деформируемый уплотнительный элемент может быть изготовлен с уменьшенными допусками, чем это позволяют обычные резиновые пробки, изготовленные по традиционным технологиям вулканизации. Соответствующие материалы для пробки включают эластомеры, такие как галобутилкаучук, например хлор бутил, бромбутил, натуральный каучук, синтетический каучук (полиизопреновый каучук, бутилкаучук), силиконовый каучук, термопластичные эластомеры, такие как ТРЕ и подобные материалы, которые можно оценить, например, дюрометром Шора, показывающим упругость эластомерного материала и измеряющим его твердость, причем чем выше показания дюрометра, тем тверже соединение. Например, в одном варианте выполнения изобретения деформируемый уплотнительный элемент или пробка и деформируемый уплотнительный элемент имеют твердость по Шору (шкала А) в диапазоне примерно от 30 до 90, предпочтительно от 60 до 80, более предпочтительно от 70 до 76. Термины «твердость по Шору» и «дюрометр Шора» можно использовать взаимозаменяемым образом. Как правило, деформируемый уплотнительный элемент является однородным и по всему своему объему состоит из одного и того же материала, который имеет твердость по Шору (шкала А) в заданных диапазонах. При использовании материала, имеющего твердость по Шору (шкала А), соответствующую вышеупомянутому диапазону, обеспечивают наличие относительно твердого эластомерного материала. Более твердый материал по сравнению с известными пробками является особенно предпочтительным в отношении уменьшения пограничной поверхности примыкания к внутренней стенке контейнера при одновременном поддержании соответствующей герметизации контейнера, поскольку более твердый материал уменьшает обычную склонность бутилкаучука и других известных материалов, заключающуюся в том, что их мягкий материал существенно расширяется вдоль внутренней стенки цилиндра при введении, тем самым, обеспечивая значительную пограничную поверхность примыкания и, следовательно, площадь адгезии, увеличивающую силы, действующие между деформируемым уплотнительным элементом и внутренней стенкой контейнера.
Пробка может иметь один или более деформируемых уплотнительных элементов, которые описаны выше, хотя пробка также может иметь дополнительные уплотнительные элементы, имеющие другие формы и функции. Например, пробка может иметь опорный уплотнительный элемент, выполненный с возможностью направления или управления ориентацией пробки в цилиндре. Более того, пробка может иметь опорные элементы, не способные обеспечить герметизацию, но имеющие физическую возможность поддержания правильного расположения пробки внутри контейнера.
Испытания показали, что деформируемый уплотнительный элемент, диаметр которого на 1,5% больше внутреннего диаметра контейнера, является достаточным для достижения полной герметизации контейнера для данного материала, хотя большинство деформируемых уплотнительных элементов пробки имеют диаметр, который по меньшей мере на 3% больше внутреннего диаметра контейнера. В конечном счете, на выбор диаметра деформируемого уплотнительного элемента оказывает влияние твердость исходного материала уплотнительного элемента и/или его конструкция.
Другие испытания показали, что две пробки, имеющие одинаковый исходный материал, профили и диаметры деформируемых уплотнительных элементов, значительно отличаются в отношении статических и динамических сил в зависимости от того, являются ли они твердыми или содержат полость уплотнительного элемента за деформируемым уплотнительным элементом.
Другие испытания подтверждают, что полость согласно данному изобретению может обеспечить снижение УС на 35,26%) для Твин-раствора и на 56%) для инъекционной воды. Кроме того, полость согласно данному изобретению обеспечивает уменьшение динамической силы пробки, также известной как «средняя сила трения скольжения», на 73,68%) для Твин-раствора и на 62,5%) для инъекционной воды.
Предложенная пробка предназначена для инъектора, и согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к инъектору, содержащему указанную пробку. Деформируемые уплотнительные элементы уплотняют кольцевой зазор между внутренней стенкой и корпусом пробки при введении пробки в цилиндр. В инъекторе согласно данному изобретению может быть использована пробка в соответствии с любым вариантом выполнения. Инъектор содержит цилиндр, причем в контексте данного изобретения термин «цилиндр» обозначает любой вид трубки или подобного элемента, обеспечивающего возможность перемещения пробки из одного положения в цилиндре в другое положение. Цилиндр имеет «приводной конец» и «выпускной конец», расположенные напротив друг друга. Приводной конец цилиндра обеспечивает возможность доступа к пробке для ее перемещения, то есть для «приведения в движение» пробки в цилиндре посредством рабочей поверхности. Выпускной конец цилиндра содержит отверстие для выпуска текучей среды, находящейся в цилиндре.
Как правило, наружный диаметр деформируемого уплотнительного элемента на 1,5-10% больше внутреннего диаметра цилиндра, например, больше на 2-5%. Если инъектор согласно данному изобретению используют с пробкой, имеющей деформируемый уплотнительный элемент, наружный диаметр которого на 1,5-10% больше внутреннего диаметра цилиндра, и если деформируемый уплотнительный элемент имеет твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90, например, в диапазоне от 50 до 90 или от 70 до 90, инъектор не требует внешней смазки. Таким образом, в одном варианте выполнения изобретения инъектор не содержит внешней смазки.
Цилиндр может быть изготовлен из любого соответствующего материала, при этом типичные материалы включают полимерные материалы, такие как циклический олефиновый сополимер (СОС), например, TOPAS полимеры (поставляемые компанией «TOPAS Advanced Polymers GmbH»), циклический олефиновый полимер (СОР), например, Zeonor, или полистирол, или стекла, например, боросиликатные стекла. Боросиликатное стекло обычно обладает превосходными барьерными характеристиками по сравнению с пластиками. Полимеры СОС являются предпочтительными по причине их превосходных барьерных характеристик и, таким образом, данные полимеры удовлетворяют требованию длительного хранения фармацевтических агентов. В другом варианте цилиндр выполнен из стекла, например, боросиликатного стекла. Также предполагается, что цилиндр может быть изготовлен из металла или может содержать любое сочетание полимерных материалов, стекол или металлов. Нет ограничений по форме поперечного сечения цилиндра, хотя предпочтительно, чтобы цилиндр имел круглое поперечное сечение. Предполагается также, что поперечное сечение может быть овальным, эллиптическим, многоугольным и т.д. Если цилиндр имеет круглое поперечное сечение, диаметр, например, внутренний диаметр, может иметь любое значение, обычно используемое для шприцев. Например, в предпочтительном варианте выполнения внутренний диаметр цилиндра составляет от 2 мм до 12 мм, например 4,65 мм, 6,35 мм, 8,65 мм или 11,85 мм, хотя может иметь и большие значения согласно данному изобретению.
Если деформируемый уплотнительный элемент представляет собой ТРЕ с твердостью по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90, то влияние полости на уменьшение УС выражено настолько, что пробка может использоваться без внешней смазки. В данном контексте внешняя смазка включает силиконовые масла, силикон, нанесенный термическим способом на внутреннюю поверхность цилиндра инъектора, перфторполимеры, нанесенные либо на поверхность пробки, либо на внутреннюю поверхность цилиндра инъектора. В частности, в настоящем изобретении отмечено, что инъектор с пробкой, выполненной, согласно данному изобретению, с деформируемым уплотнительным элементом, изготовленным из ТРЕ, может быть использован с фармацевтической композицией, которая не содержит смазочных ингредиентов.
В одном варианте выполнения пробка содержит деформируемый уплотнительный элемент, изготовленный из ТРЕ, а инъектор не содержит смазки, в частности, инъектор не содержит силиконовой смазки. Смазочные материалы, например, силиконовые смазки, не являются инертными по отношению к некоторым фармацевтическим составам, например, фармацевтическим соединениям на основе белковых молекул, таким как вакцины, и при длительном хранении инъекторов, предварительно заполненных фармацевтическим составом, следует избегать смазочных материалов. Таким образом, данный вариант выполнения предпочтительно позволяет обеспечить длительное хранение предложенного инъектора, предварительно заполненного фармацевтическим составом, например, фармацевтическим соединением на основе белка, без вредного воздействия на фармацевтический состав. Если деформируемые уплотнительные элементы, контактирующие с внутренней поверхностью цилиндра, изготовлены из ТРЕ, имеющего твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90, эффект прилипания исключен даже при отсутствии смазки, например, силиконовой смазки, и, в частности, когда остаточная деформация при сжатии при температуре окружающей среды находится в диапазоне от 15% до 40%. Таким образом, любой вариант выполнения, в котором деформируемый уплотнительный элемент изготовлен из ТРЕ, имеющего твердость по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90, и в котором отсутствует смазка, особенно подходит для длительного хранения инъекторов, поскольку не возникает эффекта прилипания, обеспечивается долгосрочное уплотнение и исключено негативное воздействие на фармацевтическое средство со стороны смазки, с сохранением при этом ощущений плавности для конечного пользователя благодаря уменьшению УС, создаваемого предложенной пробкой. Такой результат наблюдается для инъекторов, имеющих как полимерные, так и стеклянные цилиндры. Данные результаты особенно актуальны, когда пробка содержит рабочий элемент и выпускной элемент, связанные друг с другом упругим контурным элементом. Таким образом, в одном варианте выполнения инъектор содержит пробку, имеющую рабочий и выпускной элементы, которые связаны друг с другом упругим контурным элементом, как описано выше.
Взаимодействие без смазки особенно подходит для инъекторов со стеклянными цилиндрами, причем в одном варианте выполнения инъектор содержит стеклянный цилиндр, а пробка имеет деформируемый уплотнительный элемент, выполненный из ТРЕ с твердостью по Шору (шкала А) в диапазоне от 30 до 90, при этом инъектор не содержит смазки, например, внешней смазки относительно пробки. В конкретном варианте выполнения инъектор содержит стеклянный цилиндр, например, цилиндр из боросиликатного стекла, и пробку, имеющую рабочий и выпускной элементы, связанные друг с другом упругим контурным элементом, как описано выше, при этом инъектор не имеет смазки.
Как правило, стеклянные цилиндры имеют слишком большие допуски по внутреннему диаметру, чтобы взаимодействовать с обычными поршнями и при этом не иметь смазки, что обусловлено слишком высокими значениями УС для обычного поршня. При малых значениях диаметра УС будет слишком высоким, а при больших значениях диаметра и использовании обычных поршней целостность герметизации контейнера (ЦГК) будет ухудшена. Напротив, пробка, используемая в настоящем изобретении, способна компенсировать большие допуски благодаря смещению деформируемых уплотнительных элементов, что позволяет увеличить диаметр поршня, сохраняя при этом УС в пределах приемлемых значений и, в то же время, позволяя исключить использование традиционной смазки.
В одном варианте выполнения цилиндр изготовлен из стекла, например, боросиликатного стекла, а инъектор не содержит смазки, а именно смазки на основе силикона. Комбинация достигаемого эффективного уплотнения и уменьшенного УС является особенно предпочтительной для длительного хранения предварительно заполненного инъектора, поскольку не возникает эффекта прилипания и, кроме того, исключено вредное воздействие смазочных материалов на фармацевтическую композицию, например, фармацевтическую композицию на основе белка. Можно сказать, что в изобретении предложен инъектор для длительного хранения фармацевтической композиции, в котором отсутствуют эффекты прилипания.
Инъектор может представлять собой инъектор любого типа, используемый для введения фармацевтической композиции субъекту через его кожу. Например, инъектор может представлять собой шприц, на котором установлена инъекционная игла, предназначенная для введения фармацевтической композиции, например, путем подкожного (SC), внутримышечного (IM), внутрикожного (ID) или внутривенного (IV) или другого типа доставки лекарства.
Например, на выпускном конце инъектор может иметь штуцер для крепления или установки инъекционной иглы. Таким образом, цилиндр может иметь конический выпуск, например трубчатый выпуск, из цилиндра, имеющий зацепляющее устройство, предназначенное для взаимодействия с сопряженным зацепляющим устройством инъекционной иглы, например, зацепляющее устройство и сопряженное зацепляющее устройство могут включать взаимодействие типа взаимодействия охватываемого и охватывающего элементов, причем трубчатый выпуск, как вариант, содержит наружную резьбу, например, винтовую наружную резьбу, а указанная игла, как вариант, содержит сопряженную внутреннюю резьбу, например, винтовую внутреннюю резьбу. Инъекционная игла может быть установлена с возможностью простого снятия и замены, либо может быть установлена на инъекторе несъемным образом. В частности, инъекционная игла может быть установлена на инъекторе таким образом, что для ее удаления необходимо разрушение инъектора с предотвращением, тем самым, повторного использования, что в контексте данного изобретения считается установкой «несъемным образом». Инъектор предпочтительно содержит инъекционную иглу, прикрепленную, например, несъемным образом, к выпуску цилиндра.
В одном варианте выполнения данного изобретения инъектор, предпочтительно предварительно заполненный, представляет собой шприц с инъекционной иглой. Шприц может иметь инъекционную иглу, установленную, например, несъемным образом, на выпуске, имеющем трубчатую или иную форму. Если инъектор предварительно заполнен, в частности, когда он также содержит колпачок иглы, предназначенный для использования в качестве штока поршня, между приводным концом цилиндра и рабочей поверхностью пробки может быть образован зазор. Этот зазор обеспечивает устойчивость штока поршня при его введении в цилиндр, что приводит к более безопасной и легкой эксплуатации инъектора. Величина зазора, например, измеряемая в единицах длины, может иметь любое значение, соответствующее размеру, например, объему, инъектора и дозе фармацевтической композиции, содержащейся в инъекторе. Обычные значения зазора составляют от 2 мм до 20 мм. Однако зазор может превышать 20 мм в тех случаях, когда фактический объем вводимого вещества значительно меньше полезного объема цилиндра, например, при выполнении офтальмологических инъекций, когда впрыскиваемый объем составляет всего лишь от 0,01 мл до 0,2 мл, например, 0,05 мл, хотя корпус инъектора и, следовательно, цилиндр значительно больше и особенно длиннее, для того чтобы пользователь мог обращаться с инъектором и управлять им.
Инъектор согласно данному изобретению предпочтительно является предварительно заполненным инъектором. Испытания показали, что пробка согласно данному изобретению имеет разные статические и динамические усилия, полученные при сравнении усилий в результате испытания одинаковых пробок с одинаковыми цилиндрами, в зависимости от их содержимого. Испытания показывают, что при проверке цилиндров, заполненных WFI (вода для инъекций) или Твин-раствором (раствор Твил 80) и при одинаковых используемых компонентах, УС и сила трения скольжения уменьшаются. И наоборот, УС и сила трения скольжения выше при испытании пустых цилиндров. Данный результат указывает на то, что пробка и уплотнительные элементы согласно данному изобретению обладают смазывающим эффектом при взаимодействии с жидкостью указанного типа, так что инъектор особенно подходит в качестве инъектора, предварительно заполненного фармацевтической композицией, в частности, фармацевтической композицией, которая не содержит никаких смазывающих добавок. Есть основания полагать, что данное взаимодействие между уплотнительным элементом на выпускном конце дополнительно улучшается с помощью фармацевтических инъекционных средств, которые обычно содержат несущую среду в виде пластификаторов и/или присадок в виде масел, которые еще больше уменьшают силы трения.
Признаки инъекторов, выполненных согласно любому аспекту изобретения, можно комбинировать произвольным образом, и любое преимущество, полученное для конкретного признака, может быть использовано для любого аспекта путем включения соответствующего признака в конструкцию инъектора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее изобретение объяснено более подробно на примерах и со ссылкой на схематические чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает пробку в соответствии с уровнем техники;
фиг. 2 изображает вид в разрезе предложенной пробки;
фиг. 3 изображает вид в разрезе предложенного инъектора;
фиг. 4 изображает вид в разрезе предложенной пробки вместе со штоком поршня;
фиг. 5 изображает вид в разрезе предложенной пробки вместе со штоком поршня;
фиг. 6 изображает вид в разрезе предложенной пробки;
фиг. 7 изображает вид в разрезе предложенной пробки;
фиг. 8 изображает вид в разрезе и вид сверху предложенной пробки;
фиг. 9 изображает вид в разрезе и вид сверху предложенной пробки;
фиг. 10 изображает вид в разрезе и вид сверху предложенной пробки;
фиг. 11 изображает вариант выполнения предложенной пробки, имеющей упругий контурный элемент;
фиг. 12 изображает вариант выполнения предложенной пробки, имеющей упругий контурный элемент;
фиг. 13 изображает вариант выполнения предложенной пробки, имеющей упругий контурный элемент;
фиг. 14 изображает несколько вариантов выполнения предложенных пробок;
фиг. 15 изображает варианты выполнения предложенных пробок;
фиг. 16 изображает вариант выполнения предложенного штока поршня; и
фиг. 17 изображает вариант выполнения предложенной пробки.
Следует понимать, что возможны также комбинации признаков различных вариантов выполнения, и что различные признаки, характеристики и варианты выполнения могут быть объединены в другие варианты выполнения.
Ссылка на чертежи служит для пояснения изобретения и не должна рассматриваться как ограничение признаков конкретными вариантами выполнения, изображенными на чертежах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к пробкам для инъекторов, предназначенных для введения фармацевтической композиции, а также к инъекторам. Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. На некоторых чертежах предложенные инъекторы изображены «в разрезе», причем инъектор «в разрезе» представлен под углом 90° по сравнению с другим изображением инъектора. На некоторых чертежах изображены виды сбоку предложенных инъекторов. Данные виды сбоку не показывают выпуск инъекторов, но следует понимать, что инъектор согласно изобретению имеет выпуск, например, выпуск, на котором установлена инъекционная игла.
На фиг. 1 показан пример пробки 1001 в соответствии с уровнем техники. Пробка 1001 имеет корпус 1002 поршня с приводным концом 1003 и выпускным концом 1004, при этом приводной конец 1003 содержит трубчатую часть 1007, имеющую внутреннюю винтовую резьбу 1008. Пробка 1001 содержит два деформируемых уплотнительных элемента 1005. Пробка 1001 имеет твердую часть 1006. Таким образом, пробка 1001 оказывает значительное усилие, действующее со стороны твердого эластомерного материала 1006 через деформируемый уплотнительный элемент 1005 по направлению к внутренней стенке контейнера (не показана), что требует использования смазочных средств для удовлетворительного выполнения инъекции и обусловливает существенные недостатки.
На фиг. 2 показан вариант выполнения предложенной пробки 1, а изображенная на фиг. 3 пробка 1 введена в инъектор 21 согласно данному изобретению. Представленные на чертежах пробки 1 отлиты под давлением в виде единых деталей из термопластичного эластомера (ТРЕ). На фиг. 4 и 5 показана пробка 1, имеющая поршневой шток 10 в соответствии с разными вариантами выполнения. Пробка 1 имеет корпус 2, содержащий рабочую поверхность 3, противоположную поверхности 4 выпуска, при этом между указанными поверхностями проходит осевая длина пробки. Корпус 2 пробки имеет поперечный диаметр и образует диаметр доступа. В осевом местоположении от рабочей поверхности 3 пробка 1 содержит деформируемый уплотнительный элемент 5, окружающий корпус 2 пробки и имеющий наружный диаметр, превышающий указанный поперечный диаметр. Осевая протяженность деформируемого уплотнительного элемента 5 составляет от 5% до 95% от осевой длины корпуса 2 пробки. При введении в цилиндр 22 шприца 21 деформируемый уплотнительный элемент 5 упирается во внутреннюю стенку 23 цилиндра 22, так что указанный элемент обеспечивает уплотнение кольцевого зазора, образованного между внутренней стенкой 23 и корпусом 2 пробки. Пробка 1 изображена с опорным уплотнительным элементом 51, который также упирается во внутреннюю стенку 23. Если предусмотрен опорный уплотнительный элемент 51, его диаметр, как правило, меньше диаметра деформируемого уплотнительного элемента 5, который имеет боковую протяженность, причем в изображенном варианте выполнения данный диаметр больше, чем диаметр доступа корпуса 2 пробки. Опорный уплотнительный элемент 51 может предотвращать наклон пробки 1 при ее установке в цилиндре 22. Деформируемый уплотнительный элемент 5 изготовлен из ТРЕ, причем в представленном варианте выполнения ТРЕ представляет собой не смазываемый материал Evoprene G970 (от компании «Mexichem Specialty Compounds))).
Трубчатая часть 7 проходит от рабочей поверхности 3 и имеет внутреннюю винтовую резьбу 71, представляющую собой зацепляющее устройство, предназначенное для взаимодействия с сопряженным зацепляющим устройством участка 11 зацепления штока 10 поршня. Таким образом, когда шток 10 поршня введен в трубчатую часть 7, на границе раздела между концевой площадкой 13 участка 11 зацепления штока 10 поршня и деформируемым уплотнительным элементом 5 образована полость 6. В частности, сопряженное зацепляющее устройство представляет собой наружную винтовую резьбу 14. Внутренняя винтовая резьба 71 имеет минимальный диаметр и максимальный диаметр, задаваемые спиралью. В данном варианте выполнения минимальный диаметр спирали равен диаметру доступа, образуемому корпусом 2 пробки.
Шток 10 поршня обычно изготавливают из твердого полимерного материала. Как изображено на чертеже, штоки 10 поршня имеют уступ 12, диаметр которого больше, чем максимальный диаметр спирали внутренней винтовой резьбы 71, но меньше, чем внутренний диаметр цилиндра 22. Таким образом, уступ 12 определяет глубину введения участка 11 зацепления штока 10 поршня в трубчатую часть 7. Когда участок 11 зацепления штока 10 поршня полностью введен в трубчатую часть 7, а именно, в представленных вариантах выполнения участок 11 зацепления ввинчен в трубчатую часть 7, между концевой площадкой 13 штока 10 поршня образована полость 6. Соответственно, полость 6 может являться цилиндрической полостью 6, как изображено на фиг. 4, или тороидальной полостью 6, как изображено на фиг. З. В обоих случаях полость 6 имеет боковую протяженность, например, диаметр, большую, чем диаметр доступа корпуса 2 пробки.
На фиг. 6 показан вариант выполнения пробки 1, согласно которому указанная пробка имеет полость 6 в осевом местоположении деформируемого уплотнительного элемента 5, ближайшего к поверхности 4 выпуска пробки 1, причем полость 6 открыта в сторону поверхности 4 выпуска.
На фиг. 7 показан вариант выполнения пробки 1, согласно которому пробка 1 имеет полость 6, которая заключена в ТРЕ пробки. Например, пробка 1 может быть отлита под давлением в виде двух частей, где одна часть представляет собой корпус 2 пробки, имеющий открытую полость 6, как показано на фиг. 6, а другая часть представляет собой наконечник, который может быть прикреплен к корпусу 2 пробки таким образом, что после сварки полость 6 заключена между материалом наконечника и корпусом 2 пробки. Пробка 1, изображенная на фиг. 7 не имеет трубчатой части 7, но корпус 2 пробки, имеющий трубчатую часть 7, также может быть изготовлен с закрытой полостью 6, как показано на фиг. 7.
На фиг. 8, 9 и 10 изображены варианты выполнения пробки 1, в которой полость 6 имеет тороидальную форму. На верхних видах пробки 1 изображены в разрезе, а нижние виды пробок 1 представляют собой вид сверху. Во всех трех представленных вариантах выполнения пробки 1 предпочтительно изготовлены методом литья под давлением в виде единых частей из ТРЕ. На фиг. 8 и 9 трубчатая часть 7 имеет выступ 72, расположенный в ее нижней части и проходящий в указанную трубчатую часть 7. Таким образом, когда шток поршня (не показанный на фиг. 8 и 9) введен в трубчатую часть 7, образованы тороидальные полости 6,. Изображенный на фиг. 9 выступ 72 соответствует форме тороидальной полости 6, которая имеет вид двух субполостей, так что полость 6 имеет форму разорванной цилиндрической оболочки. Изображенная на фиг. 10 трубчатая часть 7 отделена от полости 6, которая в данном случае проходит от поверхности 4 выпуска в корпус 2 пробки.
На фиг. 11, 12 и 13 показаны варианты выполнения пробки 1, имеющей упругий контурный элемент 83. Данные пробки предпочтительно изготовлены в виде отдельных деталей методом литья под давлением из ТРЕ. На фиг. 11а и 11b пробка 1 показана на разных видах под разными углами и под углом 90° относительно друг друга, соответственно. На фиг. 12 и 13 виды «а» изображают пробки 1, а на видах «b» пробки 1 введены в цилиндры 22 инъекторов 21. Таким образом, пробка 1 имеет рабочий элемент 81 и выпускной элемент 82, которые связаны между собой упругим контурным элементом 83. Рабочий элемент 81 и выпускной элемент 82 пробки упираются во внутреннюю стенку 23 цилиндра 22 и уплотняют зазор между указанной стенкой и корпусом 2 пробки, тем самым, образуя между указанными элементами 81 и 82 сжимаемую часть 84. Представленные варианты выполнения имеют полости 6 в обоих деформируемых уплотнительных элементах 5. На фиг. 12 и 13 на видах «b» показано, как упругий контурный элемент 83, имеющий цилиндрическую форму, может быть деформирован при приложении усилия, обозначенного стрелкой. Таким образом, стрелки представляют силу, возникающую, когда шток 10 поршня толкают по направлению к выпускному концу цилиндра 22. Пробка 1, изображенная на фиг. 12, имеет шток 10 поршня с участком 11 зацепления, имеющим концевую площадку 13 большего диаметра, чем трубчатая часть 7, так что указанная площадка действует как зацеп, который может вытягивать пробку 1 назад и, тем самым, обеспечивать заполнение цилиндра 22 инъектора 21.
На фиг. 14 показаны несколько вариантов выполнения пробки 1, имеющей полость 6, заключенную в корпусе 2 пробки, а на фиг. 15, соответственно на левом и правом видах, аналогичные пробки 1 показаны с полостями 6, имеющими разные диаметры, причем стрелками обозначено усилие, оказываемое на внутреннюю стенку 23 цилиндра 22 через деформируемый уплотнительный элемент 5. Таким образом, чем меньше диаметр полости 6, тем больше усилие на внутреннюю стенку 23 и тем выше усилие сдвига (УС). Поэтому боковая протяженность полости 6 должна составлять по меньшей мере 50% от наружного диаметра деформируемого уплотнительного элемента 5. Если боковая протяженность полости 6 меньше 50% наружного диаметра деформируемого уплотнительного элемента 5, то достаточно низкий показатель УС не позволит избежать необходимости смазки пробки.
На фиг. 16 показано, каким образом полость 6 может быть заключена в штоке 10 поршня. Так, например, шток 10 поршня может иметь цилиндрическую часть со встроенной пробкой 1. Как вариант, шток 10 поршня может иметь цилиндрическую часть, соответствующую участку 11 зацепления, которая окружена уплотнительным кольцом, выполненным из ТПЭ, причем указанное уплотнительное кольцо имеет углубление, обеспечивающее, тем самым, создание полости 6 при установке на штоке 10 поршня. В еще одном варианте выполнения шток 10 поршня может иметь цилиндрическую часть, соответствующую участку 11 зацепления, которая окружена втулкой, выполненной из ТРЕ, причем втулка содержит один, два или более деформируемых уплотнительных элементов 5, имеющих полости 6, образованные между внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью части участка зацепления штока 10 поршня.
Другой вариант выполнения пробки 1 согласно данному изобретению изображен на фиг. 17. В данном варианте выполнения пробка содержит два деформируемых уплотнительных элемента 5, которые имеют общую тороидальную полость 6, проходящую от рабочей поверхности 3 пробки 1. Таким образом, полость 6 проходит между осевыми местоположениями деформируемых уплотнительных элементов 5. Пробка 1 имеет опорный деформируемый уплотнительный элемент 51.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Пробка, изображенная на фиг. 2, была получена методом литья под давлением из ТПЭ-материала Evoprene G970 (от компании «Mexichem Specialty Compounds))). Пробка имела два деформируемых уплотнительных элемента. Пробка была установлена в цилиндре объемом 1 мл, выполненном из несмазанного боросиликатного стекла и имеющем внутренний диаметр 6,35 мм и несъемную иглу 27G, подавалась на испытательный стенд в составе предварительно заполненных стеклянных инъекторов со встроенной иглой и хранилась при температуре 23°С, относительной влажности (RH) воздуха, составляющей 50% до начала испытаний. Испытания включали анализ УС и силы трения скольжения в воде для инъекций (WFI) и водном растворе Твил. Тестирование проводилось на основе стандарта ISO 7886-3:2005, приложение В «Инъекторы однократного применения стерильные)) - Часть 3: «Инъекторы с автоматическим приведением в негодность после применения для иммунизации фиксированной дозой, Метод проверки усилий, необходимых для работы плунжера». Конкретные условия включали опорожнение инъекторов при измерении усилий в течение начальных 5 мм при скорости проведения испытания 100 мм/мин в механической испытательной машине «Instron)), оснащенной тензодатчиком на 100 Н. Результаты испытаний приведены в Таблице 2.
Для сравнения были изготовлены пробки, имеющие только один деформируемый уплотнительный элемент, и испытания были повторены. Результаты этих испытаний представлены в Таблице 3.
В таблицах 2 и 3 цифры в скобках обозначают стандартные отклонения. Сила трения скольжения показывает средние усилия для смещений между 2 мм и 30 мм. Среднее и стандартное отклонение вычислены для всех объединенных графиков данных.
Таким образом, предложенная пробка обеспечивала получение стабильно низких значений УС, а также низкую силу трения скольжения.
Те же пробки и стеклянные инъекторы, то есть пробки, имеющие один деформируемый уплотнительный элемент, и пробки, имеющие два деформируемых уплотнительных элемента, также были испытаны на целостность герметизации цилиндра (ЦГК). В частности, инъекторы были предварительно заполнены раствором синего красителя, приготовленным в соответствии с руководствами ASTM F 1929, а испытания были основаны на Техническом Отчете Ассоциации Парентеральных Лекарственных Препаратов №27, 1998 «Целостность Фармацевтической Упаковки». Инъекторы были уложены на абсорбирующую бумагу в эксикаторе с вакуумным профилем, показанным в Таблице 4 и Таблице 5.
пробку с одним деформируемым уплотнительным элементом
Отсутствие утечки указывает на то, что инъекционная система может содержать краситель во время проведения вакуумных испытаний. Таким образом, пробки согласно данному изобретению обеспечивают наличие инъекторов, соответствующих требованиям ЦГК, даже если пробка имеет только один деформируемый уплотнительный элемент.
Пример 2
Дальнейшие эксперименты проводились с инъекторами объемом 1 мл, содержащими пробки с одним или двумя деформируемыми уплотнительными элементами, для проверки ЦГК и УС в течение периода времени до 4 недель. В отличие от Примера 1, инъекторы имели цилиндры, выполненные из циклического олефинового полимера (СОР). Инъекторы со встроенной иглой предварительно заполняли растворами 0,1% поверхностно-активного вещества (Твин 80) в воде и до начала испытаний хранили при температуре 23°С и относительной влажности (RH), составляющей 50%.
За областью вокруг пробки наблюдали сразу же после заполнения инъекторов, а также через 1 час, 1 неделю, 2 недели и 4 недели. Утечки не наблюдалось ни для одного образца, и был сделан вывод, что инъекторы соответствуют требованиям ЦГК.
Для измерения значений УС инъекторы испытывали со скоростью хода 100 мм/мин на длине хода 28 мм. Значения УС приведены в Таблице 6.
Таким образом, в течение 4 недель не наблюдалось значительного изменения значений УС, что свидетельствует о том, что предложенная пробка подходит для использования в предварительно заполненном инъекторе. Во всех случаях значения УС находились в пределах допустимого диапазона.
ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1001 Пробка в соответствии с уровнем техники
1002 Корпус поршня известной пробки
1003 Приводной конец известной пробки
1004 Выпускной конец известной пробки
1005 Уплотнительный элемент известной пробки
1006 Твердая часть известной пробки
1007 Трубчатая часть известной пробки
1008 Внутренняя винтовая резьба известной пробки
1 Пробка в соответствии с данным изобретением
2 Корпус пробки
3 Рабочая поверхность
4 Поверхность выпуска
5 Деформируемый уплотнительный элемент
51 Опорный уплотнительный элемент
6 Полость
7 Трубчатая часть
71 Внутренняя винтовая резьба
72 Выступ
81 Рабочий элемент пробки
82 Выпускной элемент пробки
83 Упругий контурный элемент
84 Сжимаемая часть
10 Шток поршня
11 Участок зацепления
12 Уступ
13 Концевая площадка штока поршня
14 Наружная винтовая резьба
21 Инъектор
22 Цилиндр
23 Внутренняя стенка цилиндра.