ШПРИЦ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ЗАПОЛНЕНИЕМ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ СТЕРИЛИЗАЦИЕЙ ПАРОМ В АВТОКЛАВЕ
PRE-FILLED SYRINGE STEAM-STERILISED IN AUTOCLAVE

Настоящее изобретение относится к шприцу, в частности к шприцу, конструкция которого предусматривает предварительное заполнение и последующую стерилизацию паром в автоклаве, а также к комплекту, содержащему упаковку, и указанный шприц, находящийся в данной упаковке.
«Предварительно заполненный» шприц представляет собой готовое для использования одноразовое изделие. Шприцы подобного типа заполняют требуемой жидкостью и стерилизуют промышленным способом в фармацевтической лаборатории. Стерильность пары контейнер/содержимое достигается либо путем заполнения в асептических условиях шприцов, компоненты которых предварительно стерилизованы, либо посредством стерилизации паром контейнера вместе с содержимым на заключительном этапе. Настоящее изобретение касается только второго способа стерилизации.
На фиг.1 показан продольный разрез предварительно заполненного шприца, известного из уровня техники.
Шприц 100 содержит цилиндрический корпус 101, нижний по потоку конец которого перекрыт стенкой 102, содержащей наконечник 103 типа «Люэр» или «Люэр-замок», который в свою очередь герметически закрыт съемным колпачком 104. Верхний по потоку конец корпуса 101 открыт, что позволяет с приложением усилия вводить образующий плунжер шток 105, оснащенный поршнем 106, образующим уплотнение, причем последний, как правило, содержит три уплотнительных кольца 107, определяющих границы двух герметизированных кольцевых камер 108, 109.
Узел шток 105/поршень 106 при надавливании, производимом, например, медсестрой, может с обеспечением герметичности перемещаться внутри корпуса 101, обеспечивая доступ жидкости 110, содержащейся внутри корпуса 101, к пациенту через наконечник 103.
Наконец, верхний по потоку конец корпуса 101 содержит кольцевой буртик 111, выполняющий функцию концевого ограничителя для узла шток 105/ поршень 106 и предотвращающий его выход из корпуса 101.
Промышленный процесс заполнения и стерилизации шприца 100 происходит следующим образом: после надевания колпачка 104, заполнения, введения поршня 106 и введения и навинчивания штока 105 на поршень 106 шприц 100 заключают в упаковку (блистерную упаковку), содержащую термоформованную пластиковую часть, закрытую отделяемым изолирующим бумажным слоем. Эта бумага обладает свойством проницаемости для водяного пара, но представляет существенное препятствие для микроорганизмов.
Для того чтобы процесс стерилизации паром удовлетворял нормативным требованиям (гарантированное достижение стерильности даже в случае сильной начальной загрязненности), он должен проводиться при температуре не ниже 121°C и продолжаться не менее 15 минут в условиях так называемого «влажного» тепла, что означает, что все элементы, требующие стерилизации, должны находиться в контакте с паром независимо от того, поступает ли пар из камеры автоклава, проходя через бумажный изолирующий слой упаковки, или образуется путем испарения содержащейся в шприце жидкости.
Однако кольцевые камеры 108, 109, образованные между кольцами 107 поршня 106, герметизированы и, следовательно, не доступны для проникновения пара. Таким образом, их стерилизация будет проводиться «сухим» теплом, поэтому период стерилизации данных кольцевых камер должен значительно превышать период стерилизации «влажным» теплом (и составлять около 60 минут вместо 15 минут).
При таком длительном цикле стерилизации возникают три основных проблемы:
- значительно возрастает себестоимость;
- усиливается процесс разложения материала корпуса шприца, повышая риск попадания продуктов разложения (элементов пластика или компонентов стекла, например алюминия) в жидкость 110;
- отсутствует возможность стерилизации некоторых активных компонентов при температуре 120°C в течение 60 минут, так как может произойти их разложение, что недопустимо.
Целью настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных проблем простыми средствами и без значительного увеличения стоимости шприца.
С этой целью и в соответствии с первым аспектом данного изобретения предлагается шприц, содержащий:
- корпус с в общем случае цилиндрической боковой стенкой, имеющий открытый верхний по потоку конец, около которого выполнен внутренний кольцевой буртик, и нижний по потоку конец, закрытый поперечной стенкой, содержащей отверстие,
- шток с расположенным на одном конце поршнем, создающим уплотнение и имеющим, по меньшей мере, два уплотнительных кольца, которые определяют границы, по меньшей мере, одной кольцевой камеры, причем указанный шток выполнен с возможностью введения во внутреннюю часть корпуса и перемещения вдоль нее.
Поршень и поперечная стенка корпуса определяют границы находящейся между ними внутренней камеры, предусматривающей по меньшей мере частичное заполнение содержимым.
В соответствии с основным определением настоящего изобретения шприц также содержит средства сообщения, сформированные в корпусе шприца и предназначенные для обеспечения сообщения указанной кольцевой камеры или камер поршня с областью за пределами корпуса или с внутренней камерой корпуса, когда поршень находится внутри корпуса и соприкасается с кольцевым буртиком.
На практике, в состоянии хранения (другими словами, когда шприц предварительно заполнен и находится при температуре хранения), средства сообщения расположены выше поршня по потоку и, следовательно, отсутствует опасность нарушения целостности содержимого внутренней камеры корпуса шприца.
Во время стерилизации поршень соприкасается с буртиком, что обусловлено наличием давления внутри корпуса вследствие того, что содержимое шприца переходит в парообразную фазу. Средства сообщения позволяют обеспечить доступ пара к кольцевым камерам поршня при поступлении пара либо снаружи корпуса (т.е. из камеры автоклава, в которой проводится стерилизация), либо изнутри самого корпуса, другими словами, пара, образующегося при переходе содержимого в парообразную фазу. Конечно, одна камера не может сообщаться одновременно с областью вне корпуса и с внутренней камерой без угрозы нарушения целостности внутренней камеры.
Таким образом, настоящее изобретение позволяет производить стерилизацию влажным теплом областей между кольцами поршня шприца и в результате значительно снижает количество тепла, требуемого для стерилизации.
Преимущественно, средства сообщения также выполнены для обеспечения сообщения по меньшей мере одного участка наружной поверхности по меньшей мере одного уплотнительного кольца с областью за пределами корпуса или с внутренней камерой корпуса, когда поршень соприкасается с кольцевым буртиком, в то время как по меньшей мере одно другое уплотнительное кольцо продолжает обеспечивать герметичность внутренней камеры корпуса.
Выражение «целостность внутренней камеры» в данном контексте означает, что в указанную внутреннюю камеру не проникают никакие вещества и никакое количество содержимого не просачивается из корпуса шприца (однако содержимое может попадать в кольцевые камеры поршня).
В контексте описания термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» используются в отношении направления потока содержимого, выходящего из шприца при его применении.
В первом варианте реализации изобретения средства сообщения содержат по меньшей мере одну канавку, выполненную фактически соосно в боковой стенке цилиндрического корпуса, на ее внутренней поверхности, причем верхний по потоку конец данной канавки выходит из верхнего по потоку конца корпуса, а нижний по потоку конец канавки расположен, когда поршень соприкасается с внутренним кольцевым буртиком, выше нижнего по потоку уплотнительного кольца и ниже того уплотнительного кольца, которое расположено непосредственно выше нижнего по потоку уплотнительного кольца, причем радиальная глубина канавки достаточно велика, чтобы в определенном месте нарушить уплотнение между наружной поверхностью по меньшей мере верхнего по потоку уплотнительного кольца и внутренней поверхностью боковой стенки корпуса.
Во втором варианте реализации средства сообщения содержат по меньшей мере одно отверстие, выполненное в боковой стенке корпуса и предназначенное для сообщения кольцевой камеры или камер поршня с областью за пределами корпуса, когда поршень соприкасается с кольцевым буртиком, причем нижний по потоку край указанного отверстия расположен, когда поршень соприкасается с внутренним кольцевым буртиком, выше нижнего по потоку уплотнительного кольца и ниже того уплотнительного кольца, которое расположено непосредственно выше нижнего по потоку уплотнительного кольца.
В третьем варианте реализации средства сообщения содержат по меньшей мере одну выемку, выполненную в боковой стенке цилиндрического корпуса, в ее внутренней поверхности, причем указанная выемка проходит между:
- верхним по потоку концом, расположенным, когда поршень соприкасается с внутренним кольцевым буртиком, ниже верхнего по потоку уплотнительного кольца и выше того уплотнительного кольца, которое расположено непосредственно ниже верхнего по потоку уплотнительного кольца,
- и нижним по потоку концом, расположенным, когда поршень соприкасается с внутренним кольцевым буртиком, ниже нижнего по потоку уплотнительного кольца,
причем осевая длина выемки меньше, чем общая осевая длина поршня, а радиальная глубина выемки достаточно велика для того, чтобы в определенном месте нарушить уплотнение между наружной поверхностью по меньшей мере нижнего по потоку уплотнительного кольца и внутренней поверхностью боковой стенки корпуса.
Данная выемка, например, может быть кольцевой и иметь ту же ось, что и цилиндрическая боковая стенка корпуса.
В одном возможном варианте реализации поршень имеет три кольцевых уплотнительных кольца, определяющих границы двух отдельных кольцевых камер, причем средства сообщения предназначены для сообщения каждой из кольцевых камер с областью за пределами корпуса или с внутренней камерой корпуса, когда поршень находится внутри корпуса и соприкасается с кольцевым буртиком.
Наконец, в соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение относится к комплекту, содержащему фактически не проницаемую для микроорганизмов упаковку, по меньшей мере часть которой является проницаемой для пара, а также вышеописанный шприц, причем указанный шприц заключен в указанную упаковку, а его внутренняя камера по меньшей мере частично заполнена содержимым.
Далее приведено описание ряда возможных вариантов реализации настоящего изобретения на примерах, не ограничивающих объем изобретения, и со ссылкой на сопроводительные чертежи:
на фиг.1 показан продольный разрез шприца, известного из уровня техники;
на фиг.2 и 3 показаны частичные продольные разрезы предварительно заполненного шприца согласно первому варианту реализации настоящего изобретения во время хранения и во время стерилизации соответственно;
на фиг.4 и 5 показаны виды, аналогичные видам, показанным на фиг.2 и 3, иллюстрирующие второй вариант реализации; и
на фиг.6 и 7 показаны виды, аналогичные видам, показанным на фиг.2 и 3, иллюстрирующие третий вариант реализации, в котором корпус шприца показан целиком.
Шприц 1 содержит прежде всего корпус 2, имеющий по существу цилиндрическую относительно оси 4 боковую стенку 3. Верхний по потоку конец боковой стенки 3 открыт, а нижний по потоку конец закрыт поперечной стенкой 5, содержащей отверстие 6 и имеющей наконечник в виде конического сопла 7 типа «Люэр» или «Люэр-замок».
Корпус содержит упор 8 для пальцев, выполненный у верхнего по потоку конца корпуса и предназначенный для нажатия на него при инъекции, и внутренний кольцевой буртик 9.
Шприц 1 также содержит шток 10, образующий плунжер, у нижнего по потоку конца которого расположен поршень 11. Поршень 11 имеет три уплотнительных кольца, а именно верхнее по потоку кольцо 12, промежуточное кольцо 13 и нижнее по потоку кольцо 14, которые предназначены для обеспечения контакта с внутренней поверхностью 15 боковой стенки 3 корпуса 2. Каждые два последовательно расположенных кольца определяют границы кольцевой камеры. Таким образом, в проиллюстрированном варианте реализации поршень 11 имеет две кольцевые камеры 16, 17.
Шприц 1 (корпус и шток) в данном случае выполнен из пластика, но возможно его выполнение из стекла.
Шток 10 выполнен с возможностью введения в корпус 2 и перемещения с обеспечением герметичности вдоль его внутренней части при нажатии на него пользователем. Поршень 11 и внутренняя часть корпуса 2, как правило, покрыты силиконом, что обеспечивает легкость перемещения поршня.
Таким образом, поперечная стенка 5 и поршень 11 определяют границы внутренней камеры внутри корпуса 2. Внутреннюю камеру заполняют содержимым 18, которое может представлять собой жидкий лекарственный препарат, раствор и.т.п. Также обычно внутри этой внутренней камеры оставляют пузырек 19 газа (например, воздуха или азота в зависимости от обстоятельств).
Наконец, шприц содержит съемный колпачок 20, предназначенный для закрытия отверстия 6, выполненного в поперечной стенке 5 корпуса 2.
Шприц 1, предварительно заполненный и снабженный штоком 10 и колпачком 20, помещают в упаковку вышеописанного типа. Весь комплект целиком помещают в автоклав для стерилизации шприца 1 паром. В соответствии с настоящим изобретением в корпусе 2 шприца 1 выполнены средства сообщения, позволяющие производить стерилизацию паром кольцевых камер 16, 17 поршня 11.
В первом варианте реализации, показанном на фиг.2 и 3, средства сообщения содержат, по меньшей мере, одну канавку 21, выполненную фактически соосно в боковой стенке 3 корпуса 2, на ее внутренней поверхности 15. Канавка 21 предпочтительно выходит из корпуса 2 у верхнего по потоку конца корпуса, разрывая в определенном месте буртик 9. Как вариант, канавка или канавки 21 могут не выходить из корпуса, а их верхний по потоку конец может быть расположен близко к нижней по потоку поверхности 22 буртика 9.
Канавка 21, или любая из канавок 21, имеет следующие параметры:
- расстояние d по оси между нижней по потоку поверхностью 22 буртика 9 и нижним по потоку концом канавки составляет:
12
16
13
14
d>h+h+h и d<H-h,
где
Н - полная длина по оси поршня 11,
12
13
14
h, h и h - длины по оси верхнего по потоку, промежуточного и нижнего по потоку уплотнительных колец 12, 13 и 14 соответственно поршня 11,
16
h - длина по оси верхней по потоку кольцевой камеры 16 поршня 11,
- радиальная глубина р канавки 21 достаточно велика, чтобы в определенном месте нарушить уплотнение между наружной поверхностью верхнего по потоку уплотнительного кольца 12 и промежуточного уплотнительного кольца 13 и внутренней поверхностью 15 боковой стенки 3 корпуса 2.
На фиг.2 показан шприц 1 в состоянии хранения (шприц 1 при комнатной температуре, находящийся, например, в упаковке). Емкость корпуса 2 предусматривает возможность обеспечить желаемый объем содержимого 18 при расположении поршня 11 ниже по потоку канавки 21. Таким образом, содержимое 18 (в жидкой фазе) шприца 1 изолировано тремя уплотнительными кольцами 12, 13, 14 поршня 11. Камеры 16 и 17 герметизированы и канавка 21 не выполняет никакой функции.
В начале цикла стерилизации шприц 1 в упаковке помещают в камеру автоклава при комнатной температуре и установленном давлении в автоклаве. Содержимое 18 шприца находится в жидкой фазе, поэтому давление на поршень 11, под действием которого происходит его вытеснение из корпуса 2 шприца 1, отсутствует. В любом случае давление в камере автоклава воздействует на шток 10 и стремится протолкнуть поршень 11 в корпус 2 шприца 1. Таким образом, поршень 11 всегда занимает положение, обеспечивающее изоляцию содержимого 18.
Температура в камере автоклава постепенно поднимается до 121°C при абсолютном давлении около 2 бар, при этом содержимое 18 шприца 1 превращается в пар, создавая давление внутри корпуса 2. Это давление пропорционально температуре пара и также изменяется в зависимости от объема газа (пузырек 19) в корпусе 2 шприца 1.
Когда давление в корпусе 2 шприца 1 обусловливает возникновение силы, превышающей силу, вызванную давлением в автоклаве и воздействующую на шток 10, с увеличением силы, необходимой, чтобы вызвать перемещение поршня 11, поршень начинает перемещаться в обратном направлении до тех пор, пока не соприкоснется с буртиком 9 (фиг.3). При этом пар 23, находящийся в камере автоклава, начинает поступать в канавку 21. При заданных соотношениях вышеприведенных размеров пар 23 также проходит в кольцевые камеры 16, 17, стерилизуя таким образом эти камеры так называемым влажным теплом. В этом положении содержимое 18 шприца 1 изолируется верхним по потоку кольцом 14 поршня 11, так как длина канавки 21 достаточна для того, чтобы обеспечить сообщение двух камер 16, 17 с областью за пределами корпуса, и достаточно невелика для того, чтобы не допустить риска загрязнения внутренней камеры.
Очевидно, что размеры корпуса 2 шприца 1 и объем содержимого 18 выбраны таким образом, чтобы во время стерилизации поршень 11 входил в плотный контакт с буртиком 9 и, следовательно, располагался надлежащим образом относительно канавки 21. Кроме того, благодаря тому, что поршень 11 почти не сжимается, обеспечивается герметичная изоляция содержимого 18, так как верхнее по потоку кольцо 14 располагается на некотором расстоянии от канавки 21.
В конце цикла стерилизации (на стадии охлаждения) давление в корпусе 2 шприца 1 будет постепенно падать, а содержимое 18 шприца 1 возвращаться в жидкое состояние. Когда давление в камере автоклава обусловливает возникновение силы, превышающей силу, производимую давлением содержимого шприца 1, с увеличением силы, необходимой, чтобы вызвать перемещение поршня 11, последний перемещается по направлению к своему исходному положению вдоль корпуса 2 шприца 1 (фиг.2).
25
26
Во втором варианте реализации, показанном на фиг.4 и 5, средства сообщения содержат, по меньшей мере, одно отверстие 24, выполненное в боковой стенке 3 корпуса 2. Верхний по потоку край 25 и нижний по потоку край 26 отверстия 24, которое предпочтительно является кольцевым и расположено радиально, находятся на расстоянии d и d соответственно от нижней по потоку поверхности 22 буртика 9, так что:
25
12
25
12
16
• d>h и d<h+h
26
12
16
13
26
14
• d>h+h+h и d<H-h
В этом случае размеры корпуса 2 также выбраны с учетом объема содержимого 18, так что в состоянии хранения (фиг.4) поршень 11 находится на некотором расстоянии от отверстия 24 и отверстие 24 не влияет на герметичность внутренней камеры. Однако отверстие 24 предназначено для сообщения двух кольцевых камер 16, 17 с областью за пределами корпуса 2, позволяя обеспечить поступление пара 23 во время стерилизации (фиг.5), когда поршень 11 соприкасается с буртиком 9.
Наконец, в третьем варианте реализации средства сообщения представляют собой кольцевую выемку 27, выполненную в боковой стенке 3 корпуса 2, на ее внутренней поверхности 15. Эта выемка 27 имеет верхний по потоку конец 28 и нижний по потоку конец 29, а также следующие параметры:
28
- расстояние d по оси между нижней по потоку поверхностью 22 буртика 9 и верхним по потоку концом 28 выемки 27, такое что:
28
12
28
12
16
d>h и d<h+h;
29
- расстояние d по оси между нижней по потоку поверхностью 22 буртика 9 и нижним по потоку концом 29 выемки 27 такое, что:
29
d>H;
- радиальная глубина р' выемки 27 достаточно велика, чтобы в определенном месте нарушить уплотнение между наружной поверхностью промежуточного и нижнего по потоку уплотнительных колец 13 и 14 и внутренней поверхностью 15 боковой стенки 3 корпуса 2; и
29
28
- длина по оси выемки (d-d) меньше полной длины Н по оси поршня 11.
Этот последний параметр гарантирует изоляцию внутренней камеры от области за пределами корпуса 2 шприца 1 при любом промежуточном между положением хранения и положением контакта с буртиком 9 положении поршня 11 в корпусе 2.
Как вариант, выемка 27 может занимать только часть периметра корпуса 2.
Как и в вышеописанных вариантах реализации, корпус 2 выполнен исходя из объема содержимого 18, при этом в состоянии хранения поршень 11 расположен на некотором расстоянии от выемки 27 (фиг.6) и, следовательно, выемка 27 не влияет на целостность внутренней камеры.
Во время стерилизации (фиг.7) поршень 11 прижат к буртику 9, а выемка 27 таким образом обеспечивает сообщение внутренней части корпуса 2 с кольцевыми камерами 16, 17. В этом варианте реализации стерилизация кольцевых камер 16, 17 производится паром, образующимся в результате перехода содержимого 18 корпуса 2 шприца 1 в газообразную фазу, а не паром из камеры автоклава. Одним из преимуществ этого варианта реализации является то, что он позволяет производить стерилизацию нижнего по потоку уплотнительного кольца 14 поршня 11.
Таким образом, путем введения дополнительных средств сообщения с паром, расположенных выше по потоку поршня, когда шприц находится в состоянии хранения и напротив кольцевых камер поршня во время стерилизации, настоящее изобретение обеспечивает поступление пара в область между кольцами поршня с сохранением изоляции содержимого шприца от воздействия пара, находящегося в камере автоклава.
Само собой разумеется, что данное изобретение не ограничивается приведенными выше в качестве примеров вариантами реализации, а напротив, охватывает все возможные варианты. В частности, средства сообщения могут быть выполнены в виде подходящей комбинации трех отдельных приведенных вариантов реализации.