Изобретение относится к устройству для инъекций и способу его действия, причем устройство для инъекций относится к типу, который содержит:
a) корпус;
b) картридж, в котором находится лекарственный препарат или препарат для приготовления лекарства и который имеет переднюю часть и заднюю часть, определяющие общую ось картриджа, выпускное отверстие для препарата, расположенное в передней части, и по крайней мере одна подвижная стенка, расположенная между передней частью и задней частью, причем перемещение этой стенки понуждает препарат перемещаться по направлению к/или вытесняться через выпускное отверстие;
c) шток, который по крайней мере частично расположен внутри корпуса и может быть введен в сопряжение и осуществлять перемещение подвижной стенки;
d) приводные средства, расположенные в корпусе, предназначенные для перемещения по крайней мере одного штока.
Предпосылки к созданию настоящего изобретения
Устройства для инъекций, имеющие отдельный корпус и сменные картриджи, нашли широкое применение во многих областях, например в системах подачи лекарств, благодаря гибкости и экономическим преимуществам, заключающимся в возможности, обеспечиваемой повторно используемым корпусом с более или менее усовершенствованным механизмом для приготовления, дозирования, контролирования и мониторинга процедуры выполнения инъекции, поскольку отличительные особенности заменяемого картриджа могут быть ограничены теми, которые необходимы для безопасного хранения и простого вывода фармацевтических препаратов, особенности, которые, кроме того, могут быть приспособлены для использования любого индивидуального типа лекарственного препарата.
Во многих стационарных учреждениях, например в госпиталях, имеется мало ограничений в отношении конструкции и корпусная часть может иметь очень сложную конструкцию с точки зрения механизированных средств манипуляции, контролирования действия с использованием процессора и сбора данных, а также возможных видов интерфейсов для соединения с другой возможной аппаратурой. Часто свободу выбора конструкции также используют для изготовления корпусной части, совместимой с одним или несколькими существующими или стандартизированными картриджами, шприцами или типами устройств для инъекций, расширяя таким образом область применения аппаратуры и сокращая затраты на приспособление картриджей.
Для амбулаторных целей ограничения конструкции более жесткие, особенно в отношении отдельно действующих устройств без присоединения их к поддерживающим системам. Ограничения, налагаемые на размеры и вес, вносят ограничения на количество и степень сложности функций, которые можно включить для выполнения этими устройствами. Автоматизация, как альтернативная мера увеличения безопасности и исключения случаев неправильного использования, также ограничена из-за потребности в дополнительных механизированных средствах и диапазон действия ограничен из-за ограниченной мощности источников энергии.
Тем не менее устройства должны отвечать всем стандартным требованиям безопасности и точности не только на этапе собственно дозирования, который должен позволить как выполнение множества инъекций равного и неизменного количества, так и точную установку индивидуальных доз, а также правильную последовательность и правильное выполнение подготовительных этапов, таких как смешивание, удаление воздуха и предварительная эжекция. Проблемы становятся более выраженными при использовании фармацевтических препаратов, имеющих ограниченный срок сохранения стабильности, требующих выполнения подготовительных этапов непосредственно перед использованием или чувствительных к усилиям сдвига и требующих подготовки и дозирования при контролируемых механических условиях. Двух - или многокамерные картриджи часто используют для лекарственных препаратов, требующих этапа преобразования, например растворения стабильного лиофилизированного порошка в водной камере с растворителем в другой камере. Помимо дополнительного подготовительного этапа многокамерные картриджи вносят особые проблемы, связанные с усилиями по уменьшению размеров, так как они обычно больше, чем однокамерные картриджи, частично из-за того, что необходимо пространство для смешивания, и частично из-за потребности в дополнительных стенках и смешивающих структурах.
Хотя удобные и портативные устройства для инъекций могут быть созданы при минимальной потребности в средствах обеспечения, необходимых для безопасного выполнения всех упомянутых выше требований и решения проблем, при использовании их специалистами-операторами, общая тенденция при долгосрочном лечении заключается в перекладывании ответственности за прием лекарств на самого пациента, также в случае лечения ребенка или недееспособного пациента, например, при использовании устройств для инъекций типа пера. Высокая степень автоматизации и контроля поэтому желательна для исключения ошибок не только при выполнении простых этапов инъекций, но также и при выполнении сложных подготовительных этапов. Пациенты, вынужденные принимать лекарства ежедневно, также имеют законную потребность в обеспечении удобств и в использовании достаточно безопасных устройств, чтобы они были введены в обиход в повседневной жизни. Противоречивые требования к очень сложным, но при этом небольшим и удобным устройствам, не получили решения в известных в данной области средствах.
В патентах США 5112317 и 5232459 описано типичное многодозовое портативное устройство механического и ручного действия, размер которого минимизирован благодаря предоставлению возможности устройству уменьшать свои размеры в соответствии с потреблением лекарства в первой ссылке - путем линейного, а во второй ссылке - путем резьбового сокращения части, содержащей ампулу, в основной части устройства. Для того чтобы не создавать проблем во время выполнения инъекции, дозирующий механизм должен обязательно действовать в прерывистом режиме, неудобном для дальнейшей автоматизации, и в его размере заключается ресурсное требование. Никакие специальные особенности не предусмотрены для облегчения выполнения и гарантирования подготовительных и начальных этапов перед дозированием. В патентах США 4874381, 4968299 и в заявке на патент WO 96/05878 описано подобное устройство ручного действия, которое обеспечивает выполнение подготовительного этапа, в котором преобразование лекарственного препарата производят в двухкамерном картридже. Для того чтобы защитить медленный и осторожный процесс переливая жидкости, содержащейся внутри, относительное перемещение между штоком поршня и картриджем производят путем перемещения резьбовых частей. Кроме того, что имеют место упомянутые выше общие ограничения для дальнейшей автоматизации, ничто не предусмотрено для улучшения системы контроля для переключения с этапа преобразования лекарственного препарата к этапу дозирования.
Устройства для инъекций со средствами механизации и автоматизации описаны в нескольких ранее опубликованных патентах, например в патентах США 4529401, 4833384, 5106375, 5139484, европейских патентах ЕР 143895, 293958, патенте DE 2710433, заявках WO 85/02546 и WO 95/24233. В общем эти устройства либо только пригодны для использования в стационарных лечебных учреждениях или, когда их предлагают для мобильного использования, они неудобны из-за малого размера картриджа в сравнении с их общим размером устройства. Они все отличаются недостатком обеспечения подготовки картриджа соответствующими контролирующими средствами. В заявке на патент WO 93/02720 описан картридж двухкамерного типа, который может быть использован в портативном устройстве. За исключением специального механизма оттягивания иглы принцип преобразования совершенно обычный без какого-либо использования возможностей автоматизации.
В соответствии с этим сохраняется потребность в портативном устройстве для инъекций, помогающем пациентам при самостоятельном выполнении инъекций и освобождающем их от бремени изучения и контролирования в обстановке достаточной защиты от ошибок каждого этапа в схеме приема лекарств, предпочтительно оснащенном в высокой степени средствами автоматизации, при удовлетворении законного желания пациентов иметь легкое в использовании и отдельное устройство. Хотя настоящее изобретение имеет более общее применение, оно в основном описано так, чтобы показать возможность преодоления указанных здесь недостатков.
Краткое описание изобретения
Основной целью настоящего изобретения является преодоление или уменьшение влияния описанных выше недостатков известных устройств. Более специальной целью является создание удобного устройства, имеющего умеренные размеры, способ действия которого подходит для использования его в амбулаторных условиях. Следующей целью является создание устройства, облегчающего его использование и снижающего риск возможных ошибок. Еще одной целью является создание устройства, пригодного для автоматизации и механизации его действий. Еще одной целью является создание устройства с улучшенными возможностями самоконтроля. Еще одной целью является создание устройства с улучшенным выполнением подготовительной операции. Еще одной целью являетстя создание такого устройства, которое пригодно для многокамерных картриджей и упрощает этапы преобразования лекарственных препаратов при использовании таких картриджей.
Эти цели достигают благодаря характеристикам и усовершенствованиям, изложенным в прилагаемой формуле изобретения. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения устройство первоначально провозглашенного типа содержит захватывающие средства, предназначенные для захвата и удерживания картриджа, и приводные средства для перемещения картриджа относительно корпуса в положение фиксирования, при котором шток поршня входит в картридж. Согласно способу действия соответствующее перемещение вплоть до фиксирования перемещает подвижную стенку картриджа по крайней мере частично, после чего могут быть произведены главные дозирующие выпуски. Захват и перемещение картриджа относительно корпуса в декларируемом способе позволяет обеспечивать контролируемое введение картриджа в устройство. Присутствие штока поршня в картридже после этого этапа само по себе выполняет запирание картриджа от боковых смещений, чтобы таким образом предотвратить непреднамеренное и опасное внутри процедурное смещение, причем эта защитная мера может быть еще более развита путем использования фиксирующих средств. Движение при перемещении подвижной стенки картриджа позволяет осуществлять просто и при контролируемых условиях подготовку устройства к выполнению инъекций. Обычно такая подготовка - это процесс связанных операций, четко отличающийся от последующей основной операции выполнения инъекции. Перемещением картриджа во время этого этапа устанавливают окончательный размер устройства, который исключает длину, требующуюся для подготовки, и в принципе, длина хода штока поршня может быть ограничена величиной, которая необходима для вытеснения конечного лекарственного препарата. Такие же особенности делают возможным использование и получение выгоды от применения картриджей малых размеров. Фиксирование в осевом направлении позволяет переключать управление с выполнения подготовительной операции на выполнение инъекции и обеспечивает стабильность размера устройства во время выполнения последних этапов. Описанные выше общие преимущества усиливаются при сочетании со средствами автоматизации. Захват и перемещение с помощью приводных средств позволяет обеспечить контролируемый и приспособленный для выполнения приготовительной операции способ, защищенный от ошибок, также при использовании очень чувствительных лекарственных препаратов. Перемещение, как таковое, облегчает автоматическое определение характеристик картриджа, например его состояния, содержание или любого сопровождающегося идентифицирующего кода, путем сканирующего действия даже стационарного зонда или сенсорного средства. Сохранение размеров и возможность использования более коротких штоков поршней позволяет применять устройство для выполнения дополнительных функций без увеличения массивности. Переключение системы управления с подготовительной операции на выполнение инъекции облегчено благодаря четкому двухэтапному процессу и может быть даже механизировано, например, если присоединено к этапу фиксирования. При такой подходящей системе управления одинаковые механические средства могут быть использованы как для перемещения картриджа, так и последующего дозирования, что сильно упрощает внутреннюю конструкцию устройства.
Дальнейшие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при ознакомлении с приведенным ниже описанием.
Подробное описание изобретения.
Принципы настоящего изобретения могут быть использованы в устройствах для выполнения инъекций или в системах в широких диапазонах для любых типов химических препаратов, поставляемых для любых целей. Изобретение было создано главным образом с целью применения медицинских лекарственных препаратов и для удобства настоящее изобретение описано применительно к этой области использования. При таком назначении инъекционный канал или проводящие средства могут быть в виде трубки или катетера, иглы или трубчатого средства, или системы без иглы, основанной на жидкостном сопле, или в виде пистолета для твердых частиц с жидкой движущей средой. Материал в картридже должен быть эжектируемым при перемещении подвижной стенки, и любой материал, отвечающий этому требованию, может быть использован. Обычно материал представляет собой жидкость, а предпочтительно жидкость, включающую материалы, ведущие себя как жидкости, например эмульсии или суспензии. Это замечание относится к конечному лекарственному препарату, поскольку другие компоненты, особенно твердые частицы, могут присутствовать до получения конечного лекарственного препарата. Следует понимать, что природа содержимого картриджа может включать фармацевтические препараты в широком диапазоне и охватывать, например, натуральные компоненты и биологические жидкости, предварительно залитые или втянутые в картридж, хотя в наиболее общем случае фармацевтические препараты - это препараты заводского изготовления. Настощяее изобретение позволяет получить особенно существенные преимущества при применении чувствительных соединений, восприимчивых к распаду или разложению при механических воздействиях, например больших срезывающих усилиях. Соединения с большим молекулярным весом могут относиться к веществам такого типа, гормоны с большим молекулярным весом, например гормоны роста. Настоящее изобретение также позволяет достигать особых преимуществ при использовании фармацевтических препаратов, требующих этапа подготовки непосредственно перед вливанием, обычно заключающегося в смешивании двух или более компонентов, все из которых могут быть жидкостями или могут включать твердые частицы, как при растворении лиофильного порошка в растворителе, например гормонов или простагландинов.
Способ выполнения инъекций может также варьироваться в широких пределах и может включать полностью непрерывное вливание, непрерывное вливание при изменяемой скорости потока или прерывистое вливание, или повторяющиеся инъекции с одинаковыми или разными дозами. Выполнение инъекций можно легко варьировать особенно тогда, когда устройство для инъекций оснащено автоматическими средствами, которые будут описаны ниже, и программным обеспечением или аналогичными средствами управления. Настоящее изобретение позволяет получить особые выгоды при выполнении прерывистых вливаний. Аналогично этому настоящее изобретение позволяет получить выгоды, например, при подготовке в большинстве способов вливания, также когда предполагается выполнять только одну операцию дозирования, хотя особые преимущества оно может обеспечить, когда картриджи приспособлены для более чем одной или для множества отдельных доз прерывистого выполнения инъекций.
Как было сказано ранее, тип устройства для инъекций, представляющий собой основу для текущих усовершенствований, содержит по крайней мере картридж для фармацевтического препарата, корпус по крайней мере для дозирующего механизма и шток поршня, в широком смысле приспособленный для сопряжения с/и перемещения подвижной стенки картриджа.
Картридж для осуществления настоящих целей может в общем включать сосуд, имеющий переднюю часть и заднюю часть, определяющие общую ось картриджа, выпускное отверстие для лекарственного препарата, расположенное у передней части, и по крайней мере одну подвижную стенку, расположенную у задней стенки, перемещение которой понуждает препарат перемещаться по направлению к/или вытесняться через выпускное отверстие. Форма сосуда и подвижной стенки должны взаимно соответствовать друг другу. Сосуд может иметь более свободную форму, если стенка гибкая или мембрана больших размеров, или диафрагма может быть приспособлена путем перемещения или изменения формы применительно к внутренней поверхности сосуда, и в этом случае подушка жидкости или эластичного материала может быть необходима между стенкой и штоком поршня для выравнивания приложенного давления. Предпочтительно, однако, чтобы сосуд имел в существенной степени постоянное внутреннее поперечное сечение при также постоянной оси сосуда между передней и задней частями, сообщающими в общем сосуду форму трубки, а более предпочтительно, чтобы поперечное сечение имело обычную круглую форму, при которой представляет собой в существенной степени цилиндрический сосуд. Подвижная стенка предпочтительно представляет собой в существенной степени объект постоянной формы, хотя она может быть эластичной, плотно прилегающей к внутренней поверхности сосуда, но предпочтительно поршневого типа, имеющая достаточную длину для того, чтобы самоустанавливаться и противостоять опрокидыванию при перемещении вдоль сосуда. Выпускное отверстие у передней части может иметь любую известную конструкцию и может быть направлено вбок для обеспечения наилучшего доступа в определенных случаях применения, оно может быть расположено фронтально, но не соосно с осью сосуда или в более общем случае может быть расположено фронтально и соосно. Выпускное отверстие может быть выполнено за одно целое с сосудом или в обычном случае передний край картриджа может быть оснащен присоединительным приспособлением, которое снабжено прорываемым или прокалываемым уплотнением, которое прокалывают или прорывают перед присоединением.
Обычно описанные картриджы требуют несколько видов подготовительных операций, зависящих от перемещения подвижной стенки, для того, чтобы переналадить устройство и сделать возможным повторяемые и воспроизводимые дозирующие операции, отвечающие высоким требованиям по точности. При первом перемещении подвижной стенки может возникнуть необходимость в приложении необычно большего освобождающего усилия после хранения, чтобы превзойти как сопротивление для внутреннего изменения формы, так и повышенное сопротивление перемещению стенки из-за прилипания или недостатка смазки в точках контакта. То же можно сказать в отношении более слабого регулярного усилия при инъекциях, эластичных и неэластичных деформаций и допусков, которые должны быть выровнены между подвижной стенкой, кожухом картриджа, приспособлениями для выпускного отверстия и т.д. Сами лекарственные препараты могут содержать сжимаемые включения, например пузырьки газа. Деаэрация и предварительная эжекция необходима для удаления газа в отделениях сосуда и заполняемых пространствах, например у переднего уплотнения, приспособлений для выпускного отверстия и внутренности выпускных устройств или игл.
Известны типы картриджей с двумя или множеством камер, например, для лекарственных препаратов, требующих смешивания двух или более компонентов или предшествующих соединений перед вливанием. Компоненты сохраняют отдельно друг от друга с помощью одной или более промежуточных стенок различных известных конструкций, причем эти стенки делят сосуд на несколько камер, иногда расположенных параллельно вдоль оси картриджа, но чаще всего последовательно вдоль оси. Унификация компонентов может иметь место в конструкции устройств для пробивания, проникновения или открывания клапанов в промежуточных стенках, например, путем введения колка или иглы через передний край картриджа, через или/y задней подвижной стенки или с помощью средств внутри картриджа (сравните, например, с приведенной ссылкой в заявке на патент WO 93/02720). В другом известном устройстве промежуточная стенка или стенки выполнены по типу поршня, и сообщение потоков между камерами выполняется путем перемещения поршня к перепускной секции, где внутренняя стенка имеет одну или несколько увеличенных секций или повторяющихся окружных канавок и поверхностей, расположенных таким образом, что обеспечивается перепуск потока из задней камеры в переднюю камеру при перемещении задней подвижной стенки (сравните, например, с процитированным патентом США 4968299 или заявками WO 93/20868 и WO 95/11051). Камеры могут содержать газ, жидкость или твердые частицы. Обычно присутствует по крайней мере одна жидкость. Наиболее часто для фармацевтических применений используют только две камеры и они обычно содержат одну жидкость и один твердый компонент, причем последний растворяют и преобразуют во время операции смешивания.
Подготовительная операция при использовании картриджей многокамерного типа требует выполнения всех обычных этапов, описанных выше, хотя и в более сложной форме из-за наличия дополнительных стенок и полостей. Для выполнения эффективного смешивания обычно пространство для смешивания должно быть распределено в дополнение к пространству, занимаемому компонентами. Порошкообразные компоненты в насыпной форме также требуют дополнительного пространства, занимаемого в промежутках между частицами. Этап смешивания может привести к образованию пены или газовых включений, требующих пространства для успокаивания. Промежуточные стенки поршневого типа обычно должны быть смещаемыми по крайней мере на величину их собственной длины, чтобы достичь неуплотненного положения для перепуска. Вообще в картриджах многокамерного типа требуется подвижным стенкам сообщить амплитуду перемещения большой длины на этапе подготовки, как для смешивания, так и для последующей деаэрации, и они приносят выгоду особым образом благодаря преимуществам настоящего изобретения.
Размер картриджа может варьироваться, причем эти изменения сильно зависят от предполагаемого назначения, и трудно задать общие границы диапазонов. Типичные размеры в предпочтительных применениях для самостоятельного введения лекарств при использовании портативных устройств составляют для внутреннего диаметра 2 - 30 мм, предпочтительно 3 - 20 мм. Желательно иметь большую величину отношения длины к диаметру, например 2 - 20, а предпочтительно 2,5-15, основанное на величине столба лекарственного препарата после подготовительной операции, но перед какой-либо операцией дозирования и расходования. Длина картриджей отчетливо больше из-за по крайней мере размеров поршня, а в случае использования многокамерных картриджей она существенно больше по указанным выше причинам, но отношение длины к диаметру предпочтительно удерживать в пределах меньше, чем 20 раз, и более предпочтительно - в пределах менее, чем в 10 раз больше упомянутого соотношения колонн.
В дополнение к минимальным особенностям картриджа, описанным выше, в соответствии с настоящим изобретением могут потребоваться некоторые конструктивные структуры, обеспечивающие захват, перемещение и фиксирование. В ограниченной степени такие структуры могут быть размещены на внутренней поверхности сосуда картриджа. Во многих случаях, однако, предпочтительно использовать наружную поверхность сосуда. Картридж с одинарной стенкой может быть также использован, особенно при использовании механически обрабатываемых или формуемых материалов для стенок, например стекла или поликарбоната. Большую универсальность конструкции достигают при использовании отдельных частей, размещенных с наружной стороны сосуда картриджа. Такие конструкции могут быть ограничены положениями, которые требуются для упомянутых специальных структур, или могут охватывать практически весь сосуд (сравните с патентом США 5435076), чтобы образовать рукав или контейнер для сосуда, например, чтобы обеспечить дополнительную защиту или предоставить возможность свободного выбора места фиксации сосуда. Контейнер может быть оснащен выступом поверх сосуда для лучшего направления и обеспечения наименьших размеров или может быть оставлен небольшой зазор между ними, например, для приспособления сосудов с различной формой, различного диаметра и длины, или предоставлять возможность сосуду свободно поворачиваться в нем. Структуры для упомянутых выше целей могут включать зоны повышенного трения, приспособленные для захвата или уплотнения, пазы или другие формы для симметричного расположения без вращения для предотвращения вращения, но предоставления возможности перемещения в осевом направлении, внутренние или наружные резьбы как для фиксирования картриджа, так и для перемещения его путем использования приводного средства с сопрягающимися резьбами, фланцами или выступами для захвата или фиксации, розетки или седла для уплотнений. Детали этих конструкций будут рассмотрены ниже в связи с каждым функциональным вариантом исполнения. На частях рукава или контейнера, в частности, может возникнуть необходимость в окнах или местах, изготовленных с использованием прозрачных, просвечивающихся или других материалов, обеспечивающих визуальный контроль или автоматическое сенсорное определение состояния сосуда или содержимого сосуда, или каких-либо закодированных состояний его. Отдельные части, рукава или контейнеры, описанные здесь, предложены для обеспечения перемещения сосуда по крайней мере в осевом направлении. В соответствии с этим, если где-либо здесь использовано понятие "картридж", следует понимать под этим любую часть, сопровождающую сосуд по крайней мере частично в его перемещении в осевом направлении относительно корпуса между зонами захвата и фиксации.
Корпус устройства представляет собой точку отсчета для описания перемещения картриджа и перемещений штока поршня и также точку отсчета для сил, прилагаемых средствами привода, обеспечивающими упомянутые перемещения, где сила приложена между корпусом и подвижной и захватывающей частью. Минимальное функциональное требование заключается в том, что корпус обеспечивает опору или является платформой для подвижных частей и приводных средств, сообщающих движение и передающих усилия. Как принято на практике, однако, предпочтительно, чтобы корпус образовывал контейнер, который по крайней мере частично охватывал бы части и предпочтительно также до такой степени, что только особые части, которые предназначены для контролирования или управления оператором, выступали бы наружу.
Расположенными y/или внутри корпуса являются по крайней мере шток поршня, захватывающие средства, фиксирующие средства и приводные средства для подвижных частей. Как будет описано ниже, дополнительные средства могут присутствовать, особенно контролирующие и сенсорные средства.
Хотя корпус может иметь размер, достаточно большой, чтобы выступать за габарит картриджа после захвата и перед перемещением, и в соответствии с тем, что перемещение имеет место полностью поверх или внутри корпуса, предпочтительно, для сохранения размера, чтобы в направлении оси картриджа корпус оканчивался рядом с отдаленным краем картриджа перед перемещением картриджа. В упомянутом направлении и перед перемещением картридж соответственно образует отдаленную часть всего устройства. Также после перемещения и когда картридж находится в фиксированном положении, корпус может оканчиваться четко вблизи с отдаленным краем картриджа, например, чтобы уменьшить массу или облегчить визуальную ревизию. Так как указанные выше соображения, касающиеся сохранения размера, не применяют к заднему или фиксированному положению, то может быть предпочтительным, чтобы корпус выступал по крайней мере частично, а еще более предпочтительно, чтобы практически полностью выступал вдоль картриджа в этом его положении, например, для защиты картриджа, для обеспечения направления для картриджа во время перемещения или в его конечном положении, или для создания места для размещения сенсорных средств или детекторов, которые будут описаны ниже. Корпусу может быть здесь придана форма трубы, в существенной степени или полностью охватывающей картридж, возможно, с оконными отверстиями, причем отверстия расположены около отдаленного края и приспособлены к форме и размерам картриджа. Также при отсутствии описанной выше выступающей части корпуса, когда края корпуса располагаются точно вблизи отдаленного края картриджа, то могут быть с успехом созданы сходные отверстия, особенно когда корпус выполнен в предпочтительной форме в виде контейнера. В соответствии с этим общее предпочтение отдается созданию отверстия в корпусе, причем это отверстие охватывает картридж целиком или частично и по размерам и форме предоставляет возможность принимать картридж и выполнять по крайней мере его перемещения внутри него. Хотя можно себе представить, что часть корпуса выступает внутрь сосуда картриджа или между сосудом и наружной частью, предпочтительно, чтобы весь картридж, как это было определено, охватывался таким отверстием.
При желании минимизировать габаритный размер устройства, части корпуса, выступающие в направлении оси картриджа, но против края корпуса для приема картриджа, должны быть снабжены как можно более короткими выступающими частями. Редко размеры устройства перед или во время подготовительной операции создают трудности пользователю, и точкой отсчета для оценки размера, следовательно, является ситуация после операции подготовки и перед расходованием. В настоящем устройстве за критический размер может также быть принят размер, когда картридж уже зафиксирован в корпусе. Этот размер предпочтительно может быть постоянным во время проведения операций инъекции или может быть уменьшен в случае, если устройству предоставлена возможность быть укороченным в соответствии с потреблением лекарственного препарата, что известно само по себе, и в последнем случае точка отсчета принята перед первой операцией дозирования. В упомянутых ситуациях первой величиной, представляющей интерес, является максимальная длина корпуса вдоль оси картриджа или параллельно ей при измерении от заднего края картриджа. Предпочтительно, чтобы упомянутый размер составил 2-20 см, лучше, если он составляет 3-15 см и лучше всего, если он составляет 4-10 см. Второй величиной, представляющей интерес, является отношение первой величины к общей длине хода при дозировании, которое желательно иметь при использовании определенного типа картриджа. Упомянутое отношение предпочтительно составляет по крайней мере 1, чаще по крайней мере 1,2, еще более предпочтительно по крайней мере 1,5, но меньше 10, лучше - меньше 7, и наиболее предпочтительно - меньше 5. Максимальный размер устройства, перпендикулярный оси картриджа, в общем меньше, чем максимальный размер вдоль оси.
Действие штока поршня заключается в сопряжении и перемещении подвижной стенки картриджа, и шток поршня размещен частично в/или около корпуса. По крайней мере во время выполнения операций дозирования шток поршня должен быть перемещен в осевом направлении относительно корпуса между одним или более отдаленным положением и одним или более выступающим положением относительно выпускного отверстия картриджа. Шток поршня может также быть расположен так, чтобы перемещаться в осевом направлении во время перемещения картриджа, чтобы лишь увеличить либо уменьшить его смещение относительно картриджа, например, в связи с выполнением операций сопряжения или разъединения в начале или конце перемещения, или для осуществления тонкой настройки при перемещении подвижной стенки для выполнения различных фаз подготовительной операции во время упомянутого перемещения картриджа. В общем предпочтительно, однако, удерживать шток в существенной степени в стационарном состоянии в осевом направлении относительно корпуса во время перемещения картриджа, что позволяет получить наименьший габарит и наименее сложную механическую конструкцию и при этом использовать захватывающие средства для управления перемещением картриджа. В отведенном заднем положении шток поршня или части, соединенные с ним, могут выступать за/и быть выступающими у задней части корпуса против приемной передней части картриджа, например, чтобы минимизировать размер корпуса, но здесь предпочтительно, чтобы он находился внутри границ корпуса, для обеспечения наиболее безопасного и наиболее удобного действия и для обеспечения добавленного пространства в случае/или при выполнении дополнительных вспомогательных функций. Аналогичным образом даже в отведенном заднем положении передняя часть штока поршня располагается в полости картриджа после перемещения его, и по крайней мере некоторые из этих частей могут выступать за границы корпуса с его переднего края, особенно когда корпус не охватывает существенные части картриджа, как это пояснено выше, но могут также полностью располагаться внутри корпуса, особенно когда корпус выступает вокруг картриджа. Перемещения штока в осевом направлении или описанные ранее ограничения не исключают того, что шток может выполнять боковые или, в частности, вращательные движения для осуществления других целей, которые будут рассмотрены ниже.
Шток поршня должен быть достаточно жестким, чтобы в зоне его переднего конца он мог переместить подвижную стенку, когда ему сообщают движение далее назад, и должен быть по крайней мере достаточно длинным и достаточно прямым, чтобы проходить через полость картриджа, и может иметь дополнительную длину, необходимость которой вызвана приводными средствами. В других аспектах понятие "шток" следует воспринимать в широком смысле, при котором он может состоять из одной части или представлять собой сложную структуру с деталями, приданными ему, например, для привода или контроля, но он не должен содержать деталей, которые не могли бы перемещаться вдоль оси. Передний конец штока должен сопрягаться с подвижной стенкой так, чтобы он мог выполнять по крайней мере толкательное движение, причем для выполнения этого движения не требуется никаких физических приспособлений у подвижной стенки, но только поверхность конца или упорная часть должна создавать желаемое равномерное и распределенное давление, возможно, через посредство амортизирующих средств, как это описано. В случае, если требуется приложить к подвижной стенке тянущее усилие, например, чтобы обеспечить возможность отсоса лекарственных препаратов или биологических жидкостей в картридж, то головка штока, предназначенная для сопряжения, должна содержать физическое приспособление у подвижной стенки, которое может быть любого обычного или известного типа, например, основанного на трении, запирании под нажимом, на подрезке, байонетных захватах, резьбах или в виде любых других приспособлений.
Механизмы для продвижения вперед штока поршня в осевом направлении обычно включают приводные средства и пригодные средства для сопряжения на штоке для передачи усилия к ним, причем эти средства должны быть взаимно приспособлены и могут принимать различные формы, примеры которых будут приведены ниже. Ранее было сказано, что любое приспособление для сопряжения, упомянутое здесь, может быть размещено либо на самом штоке, либо на отдельном валу, например, в существенной степени параллельном штоку, с простым толкающим приспособлением между ними, как это описано в качестве примеров в нескольких патентах, процитированных во введении. Для того чтобы сохранить габариты и массу устройства, в общем предпочтительно изготавливать приспособления на самом штоке поршня, и для удобства восприятия описание будет дано со ссылками на такое приспособление. Шток может быть сопряжен просто с использованием муфты, основанной на трении, возможно, усиленном путем использования расклинивающего действия между радиально действующим клином и сочетающейся по форме осевой канавкой в штоке, к которому приложена движущая сила. Более простое приспособление можно получить, обеспечив шток в осевом направлении группой расположенных по кругу или односторонних поперечных выступов, канавок или зубов, сопряженных путем использования структур для сцепления на приводных средствах, например приводное зубчатое колесо. Усилия меньшей величины необходимо создавать приводными средствами, если шток снабжен резьбой и его приводят с помощью сопряженной пары винт-гайка, благодаря получаемому передаточному отношению. Приводные средства могут вращать гайку, например, посредством зубчатой передачи, в то время как шток будут удерживать от вращения, или приводные средства могут вращать сам шток, например, посредством приводного колеса, соединенного с ним, в то время как гайку с резьбой удерживают от вращения. Во всех, кроме последнего, примерах, приведенных выше, может быть желательным фиксировать шток, предотвращая его угловое смещение и в то же самое время предоставляя ему возможность перемещаться в осевом направлении. Это может быть выполнено множеством известных способов путем использования невращающихся симметричных деталей на штоке, например, одна или более плоских поверхностей, канавок и т.п., размещенных либо на внешней поверхности штока, либо в центральном отверстии в штоке, причем деталь располагают осевым постоянным поперечным сечением вдоль штока, или невращающуюся симметричную деталь, например, выступ, сопряженный с согласующейся осевой канавкой на сопрягаемой детали, например охватывающей втулке или валу в осевом отверстии. Детали могут также служить подшипниками для штока одни либо в добавлении к отдельным обычным подшипникам. Детали и подшипники должны обеспечивать практически соосное расположение штока с осью картриджа, возможно, в пределах допусков, при которых может быть обеспечена адаптация к небольшим несовпадениям между ними.
Приводные средства обычно включают моторные средства и источник энергии. Под словами "моторные средства" следует понимать любые передачи, необходимые для сообщения движения или выполнения специфицированных функций. Моторные средства могут быть любого известного типа, например электрические, гидравлические, пневматические или механические. Электрические моторные средства предпочтительны благодаря простоте и легкости осуществления контроля. Источник энергии может быть внешним и может включать в свой состав средства для передачи энергии к устройству, но для того, чтобы сделать устройство действительно портативным, предпочтительно использовать внутренний источник энергии. Для целей настоящего изобретения к "источникам энергии" следует отнести любые средства для преобразования или трансформации, необходимые для обеспечения энергией в форме, требуемой для моторных средств, хотя предпочтительно выбирать источник энергии так, чтобы ограничить такие преобразования в устройстве. Источник энергии может направлять ручную энергию, но предпочтительно включает источники накопленной энергии, например насосные средства, или источники давления для пневматических или гидравлических моторных средств, или пружинные системы для механических моторных средств. Конденсаторы или предпочтительно батареи являются подходящими источниками энергии для электрических моторных средств. Можно использовать несколько моторов или несколько источников энергии, например комбинацию любых упомянутых средств для привода различных механических частей, инструментов или сенсорных средств устройства, хотя в общем предпочтительно использовать как можно меньше средств. В данном контексте под словами "приводные средства" следует понимать все необходимые средства для активизирования устройства, если отчетливо не предложены специальные средства.
Движение от моторных средств может быть сообщено штоку поршня в различных местах. Моторным средствам может быть предоставлена возможность следовать за штоком при его перемещении, для чего требуется только одно место сопряжения на штоке. Предпочтительно, однако, чтобы моторные средства были установлены стационарно. Расположение точки сопряжения может быть, например, выбрано вплотную к краю картриджа, что дает возможность сопряжения со штоком в течение всей фазы инъекции и предоставляет возможность использовать пространство сзади, например создать укорачиваемую конструкцию. Точка сопряжения может также быть выбрана у противоположного края около задней части штока, что при стационарно установленных моторных средствах требует некоторых передающих средств, например втулки, охватывающей шток, вала, выступающего сквозь осевое отверстие в нем или толкателя, действующего аналогичным образом.
Минимальная длина штока поршня, как уже было определено, соответствует желаемому ходу дозирования возможно с добавочной длиной, чтобы обеспечить возможность сопряжения, как это было описано, например, она должна быть по крайней мере в 1,1 в 1,3 или предпочтительно в 1,5 раза больше желаемой длины для дозирования. Минимальная длина может быть полезной, например, если перемещение подвижной стенки картриджа во время выполнения подготовительной операции вплоть до начала операции дозирования при перемещении картриджа осуществляют с помощью стационарного в осевом направлении поршневого вала, после чего выполняют операцию дозирования с помощью подвижного в осевом направлении штока поршня, когда он выступает перед стационарной частью благодаря использованию любого описанного приводного механизма. Предпочтительно максимальная длина здесь в существенной степени соответствует длине стационарной части. Обычно более простую и более точную конструкцию получают, если штоку поршня задана минимальная длина, соответствующая желаемому перемещению при выполнении как операции подготовки, так и дозирования, или предпочтительно его полному ходу внутри картриджа, вновь с добавочной длиной, требуемой для активизации, например, она должна быть по крайней мере в 1,1, в 1,3 или предпочтительно в 1,5 раза больше упомянутой длины. Максимальная длина предпочтительно меньше, чем в 4 раза, а лучше, если она меньше, чем в 3 раза, и еще лучше, если она меньше, чем в 2 раза превышает эту величину. Если это желательно, то шток может быть выполнен телескопическим в этих пределах.
Обычно захватывающие средства в настоящем изобретении включают присоединительные средства и движущие средства при условии, что эти же средства могут выполнять обе функции. Захватывающие средства должны обладать способностью к присоединению, удерживанию и оттягиванию картриджа относительно корпуса. Захватывающие средства могут полностью отличаться от средств, выполняющих роль штока поршня, например, для того, чтобы предоставить возможность высокой гибкости действия устройства. Они могут захватывать картридж внутри его, причем в этом случае такие средства предпочтительно частично охватывают шток поршня, ограничивая этим величину требуемого пространства. Они могут также захватывать картридж снаружи его канала, например, с наружной стороны или между сосудом и возможными наружными частями, что позволяет использовать более узкие каналы картриджей. Захватывающие средства могут перемещать картридж путем перемещения его назад вдоль его собственной оси перемещения в том же направлении или захватывающие средства могут быть неподвижными в осевом направлении, но сообщать вращательное движение, которое преобразуют в осевое перемещение картриджа с помощью механизма винт-гайка, и при этом картридж можно вращать относительно стационарной резьбы, но предпочтительно имеется другое, обратное решение, при котором части, несущей подшипник и резьбу, сообщают вращательное движение, в то время как картридж удерживают от углового перемещения.
Длина захватывающих средств может соответствовать ходу картриджа, предпочтительно вместе с добавленной
длиной, для сопряжения с приводной частью, и эту минимальную длину обычно используют, когда точка сопряжения с приводной частью расположена близко к крайней задней точке хода картриджа, но длина захватывающих средств может выходить дальше назад, особенно когда точка сопряжения с приводной частью расположена еще дальше сзади, хотя предпочтительно не отводить ее на много дальше, чем расположена самая задняя часть штока поршня в отведенном заднем положении. Для выполнения описанных действий могут быть использованы любые предложенные принципы привода штока поршня. Приводные средства могут включать отдельные моторные средства для захватывающих средств и штока поршня, но предпочтительно использовать те же моторные средства, которые предназначены для переключения сопряжения между ними. Вообще шток поршня можно контролировать независимо, для того чтобы осуществлять сопряжение и перемещение подвижной стенки при любом желаемом порядке действия, причем предпочтительный порядок действия заключается, как это было определено выше, в удерживании штока поршня в фиксированном положении, но при том, что его передний конец будет находиться в таком положении относительно захватывающих средств, что он будет выполнять по крайней мере часть, а предпочтительно в существенной степени полностью перемещение подвижной стенки, необходимое для выполнения подготовительной операции, при этом принцип фиксированного штока, помимо прочего, способствует улучшению использования тех же самых приводных средств и подходящих средств для переключения как для перемещений захватывающих средств, так и перемещений штока поршня.
Для того чтобы уменьшить механическую часть, уменьшить объемность и обеспечить возможность использования более узких картриджей в устройстве, предпочтительно использовать шток поршня не только для того, чтобы манипулировать подвижной стенкой картриджа, но также и захватывающими средствами для перемещения картриджа. Предпочтительный способ осуществления этой задачи заключается в предоставлении возможности картриджу перемещаться по/и вдоль штока поршня в то время, когда шток поршня сопряжен со стенкой. Предпочтительно, чтобы относительное перемещение между картриджем и штоком поршня выполняли с помощью резьбового сопряжения между ними. Хотя разумней было бы, если бы картридж был перемещаемой и вращаемой частью, которая бы перемещалась вдоль резьб части штока поршня, по крайней мере удерживаемой от вращения; в общем более простая конструкция возможна, если шток поршня является вращаемой частью, а картридж удерживают от вращения, в то время как ему предоставляют возможность осевого перемещения, например, с помощью любых описанных выше средств. Резьбы на штоке поршня могут быть расположены на другой части штока, отличной от центральной части, вводимой в полость сосуда картриджа, например на втулке, охватывающей упомянутую центральную часть, что способствует свободному расположению резьб картриджа, например, на внешней его стороне, а на центральной части может не быть резьб. Потребность в габаритах снижается, если центральная часть штока, которая по замыслу по крайней мере частично будет входить в полость сосуда картриджа, снабжена резьбами. Описанные выше возможности такой конструкции относятся к штоку поршня, когда он выполняет функцию захватывающих средств, производя перемещение картриджей и по крайней мере частично выполняя подготовительную операцию. С целью выполнения последующей операции расходования любой ранее описанный способ перемещения штока поршня может быть использован совершенно независимо от только что описанного способа действия захватывающих средств, для чего могут потребоваться средства изменения характера движения. Даже при использовании одинаковых приводных средств условия улучшаются, если резьбы на штоке используют для выполнения обеих целей. Имеются некоторые преимущества в использовании различных типов резьб, например левой резьбы и правой резьбы соответственно, для выполнения двух операций, хотя установлено, что одна, но продолжающаяся резьба обеспечивает особенно плавное взаимодействие.
Как было пояснено ранее, специальные средства для присоединения могут быть (но не обязательно должны быть) предусмотрены для крепления подвижных частей к картриджу. Предпочтительно, чтобы корпус или захватывающие средства по крайней мере содержали направляющие для выставления вставляемого свежего картриджа как в поперечном, так и в осевом направлениях в положение, подходящее для присоединения. Описанные средства для перемещения могут сами по себе действовать так, чтобы способствовать присоединению. В предпочтительном варианте исполнения для этого случая узлы штока и картриджа сопряжены резьбовой передачей, которая требует минимальных вспомогательных средств для фиксирующего механизма, четко выполняющего эту операцию. Одно предпочтительное вспомогательное решение заключается в создании позитивного давления между резьбами штока и картриджа и оно может быть осуществлено путем приложения силы и упругости между ними, предпочтительно к штоку, например, в виде пружинной нагрузки. Другое предпочтительное вспомогательное решение заключается в использовании достаточного шага резьбы, чтобы в сопряжении находилось более одной резьбы, а предпочтительно 2-4 независимые и расположенные параллельно, которые обеспечивают равные возможности окружного сопряжения для элементов, создающих соответствующим образом точно распределенное соединение только контролированием степени вращения, при отсутствии чего потребовались бы более сложные средства для мониторинга осевых расстояний. Еще одно предпочтительное воспомогательное решение заключается в создании по крайней мере одного из противоположных резьбовых захватывающих концов с направленной внутрь конической поверхностью для способствования соосного расположения элементов. Еще одно предпочтительное вспомогательное решение заключается в изготовлении одной из сопрягаемых резьбовых частей, предпочтительно охватывающей резьбовой части, в соответствии с известным способом, в виде элемента, обладающего небольшой упругостью и снабженного выступами вместо сплошных резьб, и, таким образом, обладающей способностью принимать противоположные резьбы во множестве угловых положений, возможно, также сопрягаемой с определенной стопорной поверхностью между элементами для определенного осевого расположения. Здесь вновь следует обратить внимание на то, что резьбы на картриджной части могут быть выполнены на самом сосуде катриджа, или на его внутренней или наружной поверхности, или на отдельной части картриджа, причем последняя возможность является предпочтительной для множества совершенных конфигураций.
Другой подход к проблеме присоединения, предпочтительный, когда доступное пространство это позволяет, заключается в создании каретки для картриджа, и эта каретка образует часть картриджа при его перемещении и соответственно является деталью картриджа в определенном смысле, но эта каретка более или менее постоянно присоединена к подвижным средствам или по крайней мере не требует выполнения какой-либо отдельной операции для присоединения. В этом варианте исполнения любой из описанных выше способов сопряжения между штоком и картриджем может быть использован для выполнения сопряжения между штоком и кареткой. Предпочтительно, чтобы каретка имела направляющие средства для фиксирования катриджа в определенном и стабильном положении в осевом направлении относительно каретки и всякий раз, когда какой-либо из описанных выше механизмов для продвижения вперед этого требует, для способствования также сохранения стабильного положения в угловом направлении картриджа, например, пазы или какие-либо другие средства для обеспечения симметрии без вращения. Любые известные фиксирующие средства, служащие этой цели, могут быть использованы. При использовании подходящей конструкции устройства единственной операцией, которую необходимо выполнить оператору при введении картриджа или замене израсходованного картриджа новым, является обеспечение правильного расположения картриджа на каретке, и для этого предпочтительно использовать простые фиксирующие средства, например толкатель, винт, байонетный механизм или любое другое известное подходящее средство.
После перемещения картридж должен быть зафиксирован относительно корпуса, по крайней мере это касается дальнейшего перемещения в осевом направлении, но также предпочтительно, чтобы это требование было выполнено относительно угловых перемещений путем использования фиксирующих средств устройства. Упомянутые фиксирующие средства могут быть выполнены в любой известной форме, например в виде винта, толкателя, байонетного механизма, механизма на базе соленоида. Однако предпочтительно получить выгоду при выполнении операции фиксирования путем использования уже имеющихся захватывающих средств, для того чтобы упростить устройство и способ его действий. Когда имеются захватывающие средства, действующие отдельно от штока поршня, то минимальное требование заключается в том, что эти захватывающие средства после хода катриджа удерживают картридж в неподвижном состоянии относительно корпуса, и в этом случае фиксирующие средства ограничены контролирующими качествами, необходимыми для поддержания стационарного состояния. Кроме того, вообще предпочтительно ввести дополнительные фиксирующие средства в добавление к таким захватывающим средствам. Предпочтительно ввести по крайней мере стопорную поверхность на корпусе, напротив которой на картридже расположена согласующаяся с ней поверхность, которая позитивно граничит с первой. Дополнительное фиксирование, предотвращающее вращение, может быть осуществлено с помощью взаимодействующих осевых выступов на пограничной части путем использования трения в случае применения резьбового сопряжения, путем использования отдельно действующей и контролируемой части, например, фиксирующего механизма, управляемого соленоидом, или каким-либо другим известным способом. Полностью независимо действующие фиксирующие средства для картриджа могут быть с успехом использованы, например, для обеспечения дополнительной безопасности фиксирования, большей гибкости действия и особенно, когда используют шток поршня в качестве захватывающих средств, для того чтобы высвободить его для выполнения задачи расходования. Такие средства предпочтительно осуществляют фиксацию, предотвращая как движение вперед, так и движение назад, а также предпочтительно и угловые перемещения, для чего любые дополнительные средства, упомянутые выше в связи с захватывающими средствами, могут быть использованы. Наиболее предпочтительными являются фиксирующие средства, действующие таким образом, чтобы предотвращать перемещение во всех трех направлениях. Независимое действие может быть осуществлено с помощью процессорных или механических средств, например можно сообщать движение частям устройства при определенном взаимном расположении между ними. Фиксирующие средства могут осуществлять свои функции в нескольких положениях вдоль траектории перемещения картриджа, причем этот вариант действия может быть использован для осуществления процедуры уменьшения габаритов устройства также во время выполнения этапов дозирования или выполнения инъекций. Удобным способом осуществления этой цели является использование захватывающих средств отдельно от штока поршня и обеспечение возможности перемещения и останова картриджа в нескольких точках для создания нескольких положений фиксации. Типичным порядком действия было бы перемещать картридж по направлению к корпусу к первому положению фиксации, произвести перемещение вперед для осуществления вытеснения с помощью штока поршня, перемещать картридж в направлении корпуса к новому положению фиксации, произвести ход поршня для выполнения новой операции вытеснения и т.д.
Согласование между частями устройства было определено при описании различных приведенных вариантов исполнения в предположении, что возможен ряд порядков действия устройств. Вообще говоря, предпочтительный способ действия заключается в перемещении картриджа его задней частью вперед относительно корпуса при удерживании штока поршня в существенной степени в осевом направлении в неподвижном состоянии относительно корпуса и в течение по крайней мере части цикла перемещения в сопряжении с/и при перемещении подвижной стенки картриджа для выполнения по крайней мере частично операции подготовки его, после чего картридж удерживают в неподвижном состоянии относительно корпуса, в то время как шток поршня перемещают в осевом направлении относительно корпуса и в сопряжении с подвижной стенкой для выполнения по крайней мере операции расходования. Формально этап подготовки может заключаться в ориентировании картриджа его передней частью от и его задней частью к корпусу. Как было показано, движение картриджа может быть прерывистым или непрерывным с переменной или предпочтительно с постоянной скоростью. Преимуществом изобретения является то, что перемещение может быть проконтролировано в отношении каждой цели при подготовке, и то, что медленное и плавное перемещение может быть обеспечено тогда, когда это требуется, например при смешивании компонентов в двухкамерных и многокамерных картриджах. Аналогично расходные операции штока поршня могут быть выполнены прерывисто или непрерывно с постоянной или переменной скоростью в зависимости от типа инъекции и желаемого характера вливания. Из этого следует, что возможно выполнение одиночной операции расходования с опорожнением картриджа, хотя гораздо чаще требуется выполнение нескольких отдельных операций, при которых каждую дозу можно установить точно и индивидуально. Хотя можно отводить шток поршня от подвижной стенки при выполнении каждой операции расходования при прерывистом расходовании, но по соображениям и в соответствии с известным способом, который может быть выполнен с использованием программного обеспечения, обычно предпочтительно поддерживать шток поршня в существенной степени в сопряженном состоянии или соединенным впритык с подвижной стенкой между выполнением отдельных операций расходования.
Особое преимущество в обеспечении безопасности достигают, если введены средства или предприняты меры для предотвращения высвобождения картриджа во время выполнения промежуточных этапов. Если можно удалить картридж, например, во время выполнения операции расходования и повторно ввести тот же или другой картридж, то может возникнуть опасная ситуация из-за потери контроля за типом и количеством лекарственного препарата, вытесненного во время выполнения операции расходования, которая должна следовать за этим. Поэтому предпочтительно предотвратить высвобожение картриджа, по крайней мере когда шток поршня находится в положении расходования, предпочтительно также предотвратить высвобождение картриджа во время выполнения операции подготовки картриджа и наиболее предпочтительно предотвратить высвобождение картриджа, как только началось перемещение картриджа относительно корпуса. Другими словами, предпочтительно то, что, когда устройство запущено в действие от какой-либо точки переключения, от которой различные операции начинают свой отсчет, высвобождение картриджа должно быть невозможным до тех пор, пока устройство не вернется в эту же точку переключения. Предпочтительной точкой переключения является положение штока поршня в его отведенном заднем положении и при положении картриджа в его отдаленной позиции относительно корпуса. При нормальном действии устройства между начальной точкой переключения и возвращением в ту же самую точку переключения картридж уже подготовлен и по крайней мере в существенной степени опустошен в результате выполнения одной или нескольких операций расходования перед возвращением штока поршня в отведенное заднее положение и выведением из сопряжения картриджа путем перемещения его в отдаленное положение. Предпочтительно, однако, чтобы текущий цикл работы устройства мог быть по воле оператора прерван и устройство можно было бы вернуть в точку переключения, например, для корректирования его действия. Предупреждение высвобождения может быть выполнено с помощью процессорных средств контроля, но предпочтительно использовать механические средства. В этой связи настоящее изобретение предоставляет помощь, так как уже при выполнении этапа перемещения картриджа шток поршня входит в полость сосуда, и единственным дальнейшим требованием является фиксирование его для предотвращения осевого перемещения в направлении от корпуса, что осуществляется по другим причинам, как это было пояснено ранее со ссылками на примеры.
Последовательность действий предпочтительно включает этапы и средства для выполнения переключений между различными фазами. Особенно желательно для выполнения контролируемого переключения с выполнения фазы подготовительного перемещения захватывающих средств, когда картридж приближен к корпусу, на выполнение фазы расходования, когда шток поршня перемещают, чтобы произвести вытеснение содержимого картриджа. В соответствии с этим предпочтительно создать средства переключения, приспособленные для окончания, а предпочтительнее также для блокирования перемещения захватывающих средств посредством действия, выводящего их из работы, возможно также способствующего физической фиксации картриджа и в соответствии с этим являющегося частью фиксирующих средств и имеющего возможность высвобождать шток поршня для выполнения операции расходования благодаря действию, включающему его в работу. Предпочтительно, чтобы эти действия были реверсивными, чтобы обеспечить возможность, например, когда картридж уже опустошен и шток поршня отведен в его положение перед первой операцией расходования, выполнения в обратном порядке операции фиксирования и предпочтительно также блокирования движения штока поршня благодаря действию, выводящему из работы и высвобождению захватывающих средств, чтобы удалить картридж от корпуса посредством действия, выводящего из работы, возможно также способствующего физическому высвобождению картриджа. Далее удобно, чтобы выведение из работы и введение в работу соответственно происходило в существенной степени одновременно в случае использования программного обеспечения с применением плотно расположенных по времени сигналов и в случае механического управления с помощью физически связанных частей устройства, хотя даже в этом случае в механическом исполнении должен быть предоставлен небольшой люфт в цепи от события переключения к действию введения и выведения из работы, для того чтобы предоставить возможность достаточно большого люфта на последнем этапе. Было также установлено, что удобно связать упомянутые действия по выведению и введению в работу с фиксированием картриджа либо в его последнем/первом перемещении относительно корпуса или с действительным фиксированием/высвобождением картриджа.
Упомянутые выше средства переключения могут быть полностью выполнены в форме программных средств для обеспечения наибольшей гибкости порядка действия устройства, оснащенные имеющимися средствами привода, которые достаточно сложны, чтобы осуществлять индивидуальный привод различных частей для выполнения их желаемых перемещений, например отдельные моторные средства и средства фиксирования и блокировки, управляемые соленоидами. Для того чтобы гарантированно обеспечить действие в точном соответствии со специальным взаимным расположением частей, могут также потребоваться сенсорные средства или микропереключатели в критических положениях для подвижных частей, например, для определения отдаленного и приближенного крайних положений штока поршня и захватывающих средств. Часто предпочтительно, однако, создать механические средства, способствующие переключению контролирующих средств, для осуществления самого безопасного действия, и они могут быть необходимы, если те же моторные средства должны быть использованы для выполнения различных задач, например перемещения захватывающих средств и последующего перемещения отдельного штока поршня, и если шток поршня должен иметь возможность выполнять обе функции. Механические средства переключения легко могут быть расположены таким образом, чтобы их переключение могло быть осуществлено подвижными частями в критических положениях. Ничто не препятствует использованию комбинированных программных и механических средств для обеспечения наибольшей безопасности и широкого диапазона действия.
Переключение упомянутых выше средств управления обычно требует определения положения соответствующих частей, применяемых в случае использования триггеров и средств коммуникации для передачи этой информации к средствам введения и выведения из работы соответственно. Предпочтительным положением для переключения для перехода от операции перемещения картриджа к операции расходования является прибытие картриджа приблизительно или точно в его предполагаемое положение фиксации относительно корпуса. Аналогично в конце полного или прерывистого цикла действия, когда может потребоваться обратный порядок действий, предпочтительным положением для переключения является прибытие штока поршня приблизительно или точно в его отведенное заднее положение, соответствующее состоянию непосредственно перед расходованием. Действительное определение может быть осуществлено различными способами, например с помощью микропереключателей, когда желательно использовать электрические средства передачи информации, или с помощью механических средств, например осевого перемещения приспособления, следующего за осевым перемещением переключающей части, преобразования осевого перемещения упомянутой переключающей части в радиальное перемещение, например путем использования наклонных поверхностей или поверхностей кулачков, преобразования упомянутого перемещения во вращательное движение сенсорной части, ось которой либо параллельна, либо перпендикулярна оси движущейся части, путем использования спирали, например винтовой передачи, движение картриджа для преобразования его вращательного движения в поперечное определяющее движение, например, путем создания выступающей или кулачковой поверхности на картридже, путем введения скошенного фиксирующего элемента в паз или прорезь в подвижной части, когда она находится в определяемом положении, или каким-либо другим способом. Любой элемент подвижной части, например картриджа, захватывающих средств или штока поршня, может быть использован для определения положения, например его передняя часть, его задняя часть или средняя часть, и соответствующий элемент для определения так расположен, что они взаимодействуют, когда часть находится в предполагаемом положении переключения, хотя предпочтительно использовать в существенной степени наиболее выступающие части спереди или сзади элементов конструкций для этой цели.
Передача воспринятого события переключения к средствам для введения и выведения из работы соответственно также может быть выполнена рядом различных способов. При использовании программных средств управления упомянутая передача может быть выполнена с помощью процессорных средств. В предпочтительном варианте использования механического контроля механические средства также используют для передачи. Сами части могут нести информацию. Например, захватывающие средства или шток поршня, когда его используют также в качестве захватывающих средств, могут определять повышенное усилие перемещения, когда картридж соприкасается со стопорной поверхностью, и увеличенная сила может быть использована для того, чтобы вывести из работы захватывающие средства и ввести в действие шток поршня для выполнения операции расходования. В общем предпочтительно использовать механические средства коммуникации, независимые от частей, контролируемых самими средствами для введения в работу и выведения из работы. Средства коммуникации могут иметь различную конструкцию, так как они выполняют требуемое действие введения и выведения из работы. Если захватывающие средства и шток поршня имеют независимые моторные средства, то коммуникационные средства могут вводить в действие или выводить из действия эти моторные средства. Если эти же моторные средства используют для привода независимых захватывающих средств и штока поршня, то коммуникационные средства могут выводить из сопряжения моторные средства и одну из частей и вводить в сопряжение другую часть. Если шток поршня также выполняет функцию захватывающих средств, то предпочтительно, чтобы коммуникационные средства осуществляли фиксацию картриджа в осевом направлении и в то же время высвобождали шток поршня и наоборот, предпочтительно, чтобы при этом моторные средства были задействованы постоянно.
Устройство в соответствии с изобретением может быть соединено с дополнительными по выбору средствами для усовершенствованного действия. Устройство может быть оснащено средствами для определения положения, которые обеспечивают возможность действия при определенных положениях устройства, но предотвращают его действие в других положениях. Например, желательно, чтобы множество операций в подготовительном этапе, например деаэрация, предварительная эжекцияю и возможно также преобразование, выполнялись бы при направлении иглы кончиком вверх в определенных пределах и чтобы средства для определения положения могли способствовать предупреждению включения и действия моторных средств для привода захватывающих средств или штока поршня при отклонении от предварительно определенной желательной ориентации иглы кончиком вверх. Средства для определения положения могут иметь форму, описанную в нашей одновременно рассматриваемой шведской заявке на патент SE 9503685-1 и включенной в описание данной заявки путем ссылки.
Также предпочтительно, чтобы устройство было оснащено сенсорными средствами для определения по крайней мере одного параметра введенного картриджа. Сенсорное средство может проверять тип картриджа, для того чтобы предотвращать использование картриджей с непредназначенными для этого устройства механическими параметрами, заполняющими их лекарственными препаратами или их концентрациями. Сенсорное средство может также проверять или возможно считывать воспринимаемый машиной код картриджа. Сенсорное средство может также проверять кондиционность или состояние картриджа, для того чтобы оповещать пользователя или предотвращать включение в действие устройства в случае установления каких-либо недостатков, например трещин или других механических дефектов картриджа, неправильного расположения или некондиционного внешнего вида поршней или стенок, неполного заполнения, обесцвечивания, наличия загрязнений и т.п. Настоящее изобретение позволяет получать определенные преимущества при использовании таких сенсорных средств. Благодаря перемещению картриджа относительно корпуса можно получить сканирующее действие вдоль оси картриджа даже в том случае, когда сенсорное средство установлено неподвижно относительно корпуса, и использовать это же сенсорное средство для определения нескольких параметров. Можно приспособить скорость перемещения картриджа к требуемой для измерения скорости с помощью сенсорного средства и, например, обеспечить возможность прерывистого перемещения и остановов в критических положениях. Если по крайней мере частично подготовительная операция картриджа имела место во время перемещения, то можно предоставить возможность развития события в реальном масштабе времени, например при правильном завершении преобразования или нормальной деаэрации. Хотя можно использовать подвижные сенсорные средства, предпочтительно использовать стационарные сенсорные средства по изложенным выше причинам. Расположение сенсорных средств может быть осуществлено любым способом, описанным в нашей заявке на патент, поданной и рассматриваемой одновременно с настоящей заявкой, озаглавленной: "Устройство для подачи и способ его действия", введенной в настоящее описание путем ссылки.
Как уже было определено, устройство для инъекций может быть оснащено процессорными средствами для выполнения описанных действий, а также дополнительных функций. Предпочтительно, чтобы устройство было оснащено контролирующими средствами в форме ключей или других средств для ввода необходимых команд. После введения свежего картриджа захватывающим средствам может быть предоставлена возможность перемещения в автоматическом режиме, но предпочтительно, чтобы пользователь ввел команду на начало процесса захвата картриджа, начало перемещения и выполнения операции подготовки. Разрешающий сигнал может зависеть от того, установленного по желанию, сенсорного средства, которое может сигнализировать о правильной угловой ориентации устройства, как было описано ранее. Во время перемещения картриджа и выполнения подготовительной операции процессорные средства могут осуществлять мониторинг на основе получения выходных сигналов от любого установленного сенсорного средства и включать сигнал тревоги или прервать, или реверсировать действие устройства, если будут обнаружены какие-либо недостатки. Если переключения или команды перехода между различными описанными фазами производят с помощью процессорных средств, то может быть необходимым для процессора получение входного сигнала о пространственном расположении частей, и, когда картридж находится в его фиксированном положении, он должен дать выходную команду на выведение из работы захватывающих средств, возможно также команду на фиксирование к отдельным фиксирующим средствам и одновременно или позже команду на включение в работу для выполнения штоком поршня операции расходования. При соответствующей конструкции механических средств для осуществления управления, как было описано ранее, может быть достаточным для процессорных средств начать процесс и прекратить его, когда штоку поршня будет предоставлена возможность выполнения операции расходования, возможно после подготовительного действия расходования для завершения деаэрации или предварительной эжекции, если эти операции не включены в программу подготовки. Перед дозированием для введения лекарственного препарата и расходованием должна быть установлена желаемая величина дозы либо отдельно для каждой инъекции, либо для повторяемых одинаковых доз. Эта установка дозы может быть предварительно запрограммирована в устройстве, возможно с использованием для этого контролирующего процессорного средства, получающего информацию о концентрации лекарственного препарата в картридже и его типе, или значение дозы может быть запрограммировано пользователем вручную, возможно с помощью аналогичного процессорного средства. По крайней мере один триггер или ключ, переключаемый пользователем, должен быть предусмотрен для подачи команды на начало выполнения каждой операции по введению лекарственного препарата, для подачи которого предпочтительно, чтобы процессор включил моторные средства для сообщения движения штоку поршня для выполнения требуемого осевого перемещения. Предпочтительно, чтобы средства для подачи назад были предусмотрены для регистрации либо действительного перемещения в осевом направлении штока, либо предпочтительно для обеспечения лучшей разрешающей способности, действительного углового вращения мотора или штока поршня, если его вращательное движение имеет место. Также предпочтительно, чтобы процессорные средства сохраняли величину амплитуды при полностью израсходованном объеме или величину полного перемещения в осевом направлении штока поршня, установленную для корреляции ее с полной возможностью картриджа, для того чтобы предотвратить отпуск неполных доз при окончании расходования содержимого картриджа. Кроме того, может быть введено физическое сенсорное средство для определения наличия штока поршня в его крайней точке перемещения, либо в абсолютной форме в определенном положении, либо относительно картриджа, например, путем определения дополнительного усилия, при подаче штока поршня к краю картриджа. Любое из этих средств может быть использовано либо в автоматическом режиме, либо после ручного подтверждения для начала реверсивного действия, заключающегося в отводе назад штока поршня, выведения картриджа из сопряжения с фиксирующими средствами и перемещения картриджа в крайнюю дальнюю точку, причем все это для того, чтобы привести устройство снова в его исходное состояние или точку начала действия. Также предпочтительно, чтобы устройство было оснащено интерфейсом для подключения к внешним средствам обработки данных, либо для ввода данных в устройство, либо для вывода информации из устройства, например данных о времени работы и количестве отпущенных доз.
Предпочтительные варианты исполнения изобретения описаны ниже со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1А - 1С изображено схематически основное устройство в трех различных стадиях действия.
На Фиг. 2 показано устройство, аналогичное показанному на Фиг. 1, но с более подробно изображенными отдельными захватывающими средствами.
На Фиг. 3А - 3F изображено устройство, основанное на отдельных захватывающих средствах и на механическом сдвиге командных средств, причем на Фиг. 3А - 3D показаны различные стадии действия, а на Фиг. 3F - подробная конструкция устройства.
На Фиг. 4А - 4Е показано схематически устройство, основанное на комбинированных штоке поршня и захватывающих средствах в различных стадиях действия.
На Фиг. 5А - 5Е изображена модификация варианта исполнения, представленного на Фиг. 4, разработанная для обеспечения автоматического механического сдвига командных средств.
На Фиг. 6А - 6D показано еще одно устройство, основанное на комбинированных штоке поршня и захватывающих средствах с механическими средствами сдвига.
Описание чертежей
На Фиг. 1А - 1С изображено схематически основное устройство в трех различных стадиях действия. Картридж, в общем обозначенный позицией 1, содержит удлиненную гильзу 2, передний край 3 с выпуском 4, открытый задний край 5 и поршень 6, размещенный с возможностью перемещения внутри полости гильзы. Большее количество поршней может быть в наличии в случае, если картридж двухкамерного или многокамерного типа. Насосная или дозирующая часть устройства, в общем обозначенная поз. 10, содержит корпус 11, шток поршня 12, захватывающие средства 13, фиксирующие средства 14 и блок управляющих средств 15, изображенный пунктирными линиями. Шток поршня 12 предназначен для примыкания и перемещения поршня 6 и подвижен относительно корпуса. Захватывающие средства 13 предназначены для сопряжения с картриджем 1 и перемещения картриджа по крайней мере в направлении корпуса задним краем 5 картриджа вперед. Фиксирующие средства 14 ограничивают перемещение картриджа и могут далее обеспечивать его позиционирование. Блок управляющих средств 15 в общем активизирует шток поршня 12 и захватывающие средства 13, чтобы они выполняли их соответствующие перемещения, и содержит блок командных средств для обеспечения правильной последовательности действий.
На стадии, изображенной на Фиг. 1А, предполагается, что первый картридж 1 присоединен к устройству 10 таким образом, что захватывающие средства входят в сопряжение с картриджем и что шток поршня, находящийся в крайнем заднем положении, находится близко к/или упирается в поршень 6 при его начальном расположении в новом (свежем) картридже. На Фиг. 1В показаны относительные положения, когда захватывающие средства 13 втянули картридж 1 в корпус 11 так, что его дальнейшее перемещение в этом направлении было приостановлено фиксирующими средствами 14. Шток поршня 12 удерживают в его крайнем заднем положении, но он все еще понуждает поршень 6 к смещению в направлении к переднему краю картриджа 1 в результате движения картриджа по направлению к штоку поршня 12. Во время этой стадии может иметь место выпуск медицинского препарата через выпускное отверстие 4, но предпочтительно выполняется подготовительная операция. В стадии, показанной на Фиг. 1С, шток поршня 12 перемещали вперед как относительно картриджа 1, так и корпуса 11, в то время как картридж 1 удерживали в стационарном положении относительно корпуса 11 у фиксирующих средств 14. В результате этого шток поршня 12 переместил поршень 6 в направлении его крайнего переднего положения в гильзе 2, и шток поршня может находиться в промежуточном крайнем положении. Во время этой стадии содержимое картриджа 1 могло быть эжектировано через выпускное отверстие 4. Различные действия координировали с помощью блока управляющих средств 15. Представляется, что обратная последовательность может иметь место, чтобы обеспечить возможность использования нового картриджа, т.е. перемещать шток поршня 12 в обратном направлении до положения, показанного на Фиг. 1В, освободить фиксирующие средства 14 и перемещать картридж его передним краем вперед от корпуса 11 путем включения в действие захватывающих средств 13.
На Фиг. 2 показано устройство 20, аналогичное показанному на Фиг. 1, где аналогичные детали обозначены одинаковыми позициями, но захватывающие средства выполнены отдельно и представлены более подробно. Захватывающие средства содержат втулку 21 с внутренними резьбами 22, причем втулка в осевом направлении зафиксирована в корпусе 11, но она может вращаться под воздействием блока управляющих средств 15. Картридж 1 содержит соответствующие наружные резьбы 23, а также продольные пазы в резьбах, сопряженные с сочетающимися пазовыми структурами 24 на передней поверхности 25 корпуса. Фиксирующие средства 26 здесь размещены как боковые внутренние поверхности на установленной с возможностью вращения втулке 21. Шток поршня 12 здесь такой же и действует так же, как и шток поршня, показанный на Фиг. 1. Стадия действия, показанная на Фиг. 2, занимает промежуточное положение между стадиями, представленными на Фиг. 1А и 1В соответственно, т.е. картридж втянут внутрь корпуса 11, но должен быть еще дальше продвинут до достижения фиксирующих средств 26. Захватывающие средства, показанные на Фиг. 2, приводят в действие путем вращения втулки 21, которая понуждает картридж 1 перемещаться в осевом направлении посредством вазимодействия внутренней резьбы 22 втулки 21 и наружной резьбы 23 картриджа 1 при том, что пазы 25 и 24 соответственно препятствуют угловому перемещению картриджа 1 относительно корпуса 11. Движение может продолжаться до тех пор, пока картридж 1 не упрется в поверхность фиксирующих средств 26, где фиксирующие усилия могут достигнуть определенного уровня, в результате чего будет получен болтовой эффект. Вращение втулки 21 в противоположном направлении ведет к освобождению картриджа 1 и к выдвижению его из корпуса 11. Как показано на Фиг. 1, шток поршня 12 можно удерживать в фиксированном состоянии в его ближайшем крайнем положении во время действия захватывающих средств.
На Фиг. 3А - 3F показано устройство, базирующееся на отдельных захватывающих средствах и с механическим блоком управляющих средств, причем на Фиг. 3А - 3D показаны различные стадии действия, а на Фиг. 3F показаны детали устройства. На Фиг. 3А - 3Е показана часть 30 дозирующего устройства и часть картриджа 31. Часть устройства содержит корпус 32 типа шасси, содержащего основание 311 и две вертикальные стенки 322 и 323 с подшипниковыми отверстиями для установки подвижных частей. Подпружиненный запорный штифт 324 расположен у стенки 323, вблизи подшипникового отверстия в ней. Подвижные части содержат подпружиненную часть 33 с осевым концом, поводок 34, втулку 35 с резьбой и шток поршня 36, причем эти части более детально показаны на Фиг. 3F. Часть 33 с осевым концом содержит ось поворота 331, пружину 332 и вилку 333 для сопряжения с концом поводка 34. Поводок 34 содержит трубу 341, приспособленную для приема штока поршня 36, с направляющим пазом 342, зубчатое колесо 343 и штифты сцепления 344 для соединения с резьбовой втулкой 35. Резьбовая втулка 35 снабжена фланцем 351 со структурами для приема штифтов сцепления 344, внутренними резьбами 352, расположенными вблизи с фланцем, трубной частью 353 и наружными резьбами 354 на трубной части. Картридж 31 имеет задний край 311, внутренние резьбы 312 у заднего края для сопряжения с наружными резьбами 354 на втулке 35, контейнерную часть 313, пазы 314 и передний край 315, расположенный справа. Картридж 31, изображенный здесь, может служить оболочкой для трубки шприца или сам может быть использован в качестве трубки шприца. Шток поршня 36 содержит ведущий штифт 361, предназначенный для сопряжения с направляющим пазом 342, ось штока 362 с наружными резьбами и толкатель 363 для сопряжения с поршнем. На Фиг. 3А показаны детали в сборе. Часть 33 с осевым концом сопряжена с концом поводка 34, размещенным в розетке 333, и штифты сцепления 344 на другом конце поводка 34 могут входит или не входить в зацепление (что более подробно будет пояснено ниже) с соответствующими структурами во фланце 351 втулки с резьбой 35. Втулку с резьбой 35 вставляют в отверстие в стенке 323 так, что ее фланец 351 упирается с внутренней стороны в стенку 323 и ее трубная часть 353 выступает в направлении от корпуса 32. Наружные резьбы 354 втулки 35 приспособлены для сопряжения с внутренними резьбами 312 картриджа 31. Пазы 314 картриджа предназначены для взаимодействия с согласующимися структурами (не показаны) на корпусе 32 для предотвращения вращения картриджа 31. Шток поршня 36 пройдет через трубку 341 поводка и через трубную часть 353 втулки с резьбой 35 так, что ведущий штифт 361 проходит в направляющие пазы 342 поводка 34 для обеспечения того, чтобы шток поршня 36 вращался вместе с поводком 34, и так, чтобы наружные резьбы штока 362 сопрягались с внутренними резьбами 352 на втулке 35, для того чтобы обеспечить условия, при которых этот шток 36 перемещался бы в осевом направлении при вращении относительно втулки 35.
Действие устройства показано на Фиг. 3А - 3Е. На Фиг. 3А показан шток поршня 36 в его отведенном назад положении и внутренние резьбы 312 картриджа 31 находятся в сопряжении с наружными резьбами 354 втулки 35. Соединительные штифты 344 поводка находятся в сопряжении с втулкой 35 под давлением пружины 332, и когда поводок 34 вращают в направлении, показанном стрелкой на зубчатом колесе 343, поводок 34, втулка 35 и шток поршня 36 все вращаются вместе и картридж 31 подтягивают к корпусу 32 благодаря его резьбовому сопряжению с втулкой 35 и тому, что его удерживают от вращения с помощью пазов 314 в направлении, указанном стрелкой на картридже 31. На Фиг. 3В картридж 31 показан подведенным к/и упирающимся в стенку 323. При приближении он нажимает на подпружиненный запорный штифт 324 через его отверстие в стенке, для того чтобы переместить поводок 34 против действия пружины 332 и чтобы вывести штифты 344 из сопряжения с втулкой 35. Поводок и шток поршня 36 теперь могут свободно вращаться относительно втулки 35 и ее внутренней резьбы 352. Продолжающееся вращение зубчатого колеса 343 (см. Фиг. 3С) понуждает шток поршня 36 перемещаться вперед для выполнения впрыска посредством сопряжения болт-гайка теперь уже с неподвижной резьбой 352. На Фиг. 3D показано устройство при обратной последовательности действий, выполняемой путем вращения зубчатого колеса в противоположном направлении, как показано стрелкой. Вращение понуждает шток поршня 36 возвращаться почти в его заднее положение благодаря его сопряжению с резьбой 352. Дальнейшему перемещению назад (см. Фиг. 3Е) штока поршня 36 препятствует контакт между толкателем 363 и отдаленным концом втулки 35, и сопряжение резьбы 352 затем приводит втулку 35 к началу вращения со штоком поршня 36. Первый выход из сопряжения картриджа 31 высвобождает запорный штифт 324, который подпружинен в этом положении, и обеспечивает возможность постоянного соединения с втулкой 35 с помощью соединительных штифтов 344. Дальнейшее вращение зубчатого колеса 343 приводит к перемещению картриджа 31 в направлении от корпуса 32, показанном стрелкой.
Очевидно, что в только что описанном варианте исполнения втулка с резьбой 35 действуют как захватывающие средства, стенка 323 - как фиксирующие средства, возможно совместимо с резьбами для свинчивания, и поводок 34 действует как часть управляющих средств для перемещения как захватывающих средств, так и штока поршня. Управляющие средства также содержат средства переключения в форме различных описанных контролирующих средств, которые обеспечивают желаемую последовательность этапов и сводят контролирование к вращению зубчатого колеса в одном или другом направлении, что может быть выполнено вручную, но предпочтительно с помощью электродвигателя через зубчатые передачи. Переключение происходит (см. Фиг. 3В) при приближении картриджа 31 к стенке 323, и передача его
включает запорный штифт 324 и перемещение поводка в осевом направлении, которые, в свою очередь, выводят из действия захватывающие средства и позволяют штоку поршня двигаться вперед. На Фиг. 3Е переключение происходит при приближении толкателея 363 к втулке 35, что преобразуется в действие, обеспечивающее включение захватывающих средств и вывод из работы штока поршня.
На Фиг. 4А - 4Е показано схематически устройство, основанное на комбинированных штоке поршня и захватывающих средствах в различных стадиях действия. На фигурах не показан какой-либо корпус, а только главные подвижные части. Справо налево устройство содержит картридж 41, имеющий фланец 42 в средней части с пазами (не показаны). Вал 43, действующий одновременно как шток поршня и как захватывающие средства, имеет приводное колесо 44, сопрягающее, например, плоские поверхности на валу, чтобы позволить валу осевое перемещение, и фланец 45 в его задней части. Вал снабжен наружной резьбой, кроме гладких поверхностей для колеса 44, и, как показано в варианте исполнения на Фиг. 3, сопряжен с согласующейся внутренней резьбой в картридже 41, причем картридж удерживают от вращения путем взаимодействия между пазами на фланце 42 и сходными структурами на корпусе. Фиксатор 46 вала подвижен в направлении вверх или вниз позади фланца 45, чтобы либо высвобождать, либо предотвращать движение вперед вала 43. Сходный фиксатор 47 для картриджа подвижен в направлении вверх и вниз и расположен позади среднего фланца 42 картриджа, чтобы либо высвобождать, либо предотвращать его движение вперед.
На Фиг. 4А фиксатор 46 вводят в действие и вращение вала 43 понуждает картридж 41 перемещаться в направлении стрелки благодаря взаимной сопряженности наружной резьбы на валу 43 и внутренней резьбы в картридже 41. На Фиг. 4В картридж 41 уже достиг крайнего заднего положения и фиксатор 47 теперь включают, чтобы предотвратить его движение вперед, и в то же время фиксатор 46 выключают, чтобы разрешить движение вперед вала 43. На Фиг. 4С продолжающееся вращение вала 43 в том же направлении приводят к перемещению вала в крайнее переднее положение внутри картриджа 41, но направление вращения теперь меняют на обратное, чтобы перемещать вал 43 в обратном направлении, как показано стрелкой. На фиг. 4D вал 43 вновь достиг своего крайнего заднего положения и фиксатор 46 активизируют, чтобы удерживать вал в этом положении, и в то же время фиксатор 47 отключают, чтобы разрешить движение картриджа 41 вперед, и продолжающееся вращение в том же самом направлении, как и на Фиг. 4С, ведет к перемещению картриджа в направлении, указанном стрелкой. На Фиг. 4Е картридж 41 пришел в его крайнее переднее положение и ситуация оказывается такой же, как и на Фиг. 4А. Картридж может быть заменен новым и цикл можно повторить. Этот вариант исполнения показывает, что аналогичные средства могут быть использованы в качестве штоков поршня и захватывающих средств. Последовательностью команд управляют с помощью фиксаторов 46 и 47, что, например, может быть выполнено электромеханически, например, с помощью соленоидов, отдельно или в сочетании. Система управления должна только контролировать два фиксатора и вращение мотора вперед и назад, возможно, с использованием сенсорных элементов для определения крайних положений вала и картриджа.
На Фиг. 5А - 5Е показан тот же общий вариант исполнения, как и на Фиг. 4, хотя и с некоторыми схематическими иллюстративными модификациями, чтобы обеспечить механический сдвиг в контролировании команд. Номера позиций с Фиг. 4 сохранены на Фиг. 5. Нижним поверхностям фиксатора 46 вала и фиксатора 47 картриджа была придана заостренная форма и они были помещены под воздействие пружин, давление которых направлено вниз, как это показано стрелками 50 и 51. Такое устройство позволяет фланцу 42 картриджа проходить под фиксатором 47 и фланцу 45 вала проходить под фиксатором 46, когда эти части перемещают влево на фигуре, но препятствует их перемещению вправо. Как это лучше всего показано на Фиг. 5В, сенсорный элемент 52 картриджа, подпружиненный вправо, как показано стрелкой 54, расположен так, что его смещает влево картридж, приближаемый к его крайнему заднему положению, и это движение передается фиксатору 46 вала, который таким образом поднимается благодаря совместному действию наклонной поверхности 53 и соответствующей поверхности фиксатора 46. Движение картриджа в осевом направлении, необходимое для осуществления подъемного действия, показано поз. 55. Как это лучше всего показано на Фиг. 5D сенсорный элемент вала 56, подпружиненный слева направо, как показано стрелкой 58, расположен так, что его смещают влево фланцем 45 вала, приходящим в свое крайнее заднее положение, и это движение сообщается фиксатору 47 картриджа, который, таким образом, поднимается благодаря взаимодействию наклонной поверхности 57 и соответствующей поверхности фиксатора 47. Перемещение вала в осевом направлении, необходимое для подъемного действий, обозначено стрелкой 59. Описанные особенности введены для того, чтобы исключить необходимость отдельного контроля за фиксаторами 46 и 47 и уменьшить необходимое влияние на вращение вала в любом из двух направлений.
Отличие в действии этого устройства от устройства, показанного на Фиг. 4, будет описано ниже. Стадия, представленная на Фиг. 5А, производится так же, как стадия, показанная на Фиг. 4А, т.е. вращение вала 43 понуждает картридж 41 перемещаться влево. В этом варианте исполнения фиксатор 47 картриджа может скользить вдоль картриджа до тех пор, пока его не поднимет фланец 42. На Фиг. 5В картридж 41 достигает своего заднего положения и перемещает сенсорный элемент 52 влево, таким образом поднимая фиксатор 46 вала, чтобы освободить вал 43 для движения вперед. При своем движении фланец 42 картриджа также проходит мимо фиксатора 47 картриджа, который сначала поднимается и затем падает за фланцем, чтобы воспрепятствовать движению картриджа вперед. На Фиг. 5С показано устройство в той же стадии действия, что и на Фиг. 4С, т.е. продолжающееся вращение вала 43 в том же самом направлении, как и раньше, ведет к перемещению вала вперед, чтобы вытеснить содержимое картриджа. Фиксатор 46 вала удерживают в верхнем положении по той же причине, что и в случае, проиллюстрированном на Фиг. 5В, пока картридж 41 удерживают в его крайнем заднем положении. На фиг. 5D, как и на Фиг. 4D, вращение в противоположном направлении ведет к отводу вала 43 назад в его крайнее заднее положение. Здесь он нажимает на сенсорный элемент 56 вала спереди, и это движение преобразуется в подъем фиксатора 47 картриджа, освобождая картридж 41 для движения вперед. На Фиг. 5Е продолжающееся вращение вала 43 в том же направлении привело картридж в то же положение, что и на Фиг. 5А. Как только картридж покидает свое крайнее заднее положение, сенсорный элемент 52 картриджа перемещается вперед, освобождая фиксатор 46 вала, который идет вниз и блокирует вал 43, препятствуя его перемещению вперед. Фиксатор 47 картриджа может занимать либо верхнее, либо нижнее положение после прохода фланца 42.
На Фиг. 6А - 6D показано еще одно устройство, базирующееся на комбинированном штоке поршня и захватывающих средствах и с механическими средствами сдвига. На Фиг. 6А и 6В показано два вида внутреннего содержания устройства без корпуса. На Фиг. 6С показана ближняя часть с горловиной используемого картриджа. На Фиг. 6D показан удлиненный вид фиксаторных и сдвигающих средств устройства. На Фиг. 6А и 6В показан картридж 61, направляющий лоток, соединенный с корпусом, управляющие средства, в общем обозначенные поз.63, вал с резьбой 64, действующий как шток поршня, и захватывающие средства, узел 65, следующий за валом, и фиксаторный механизм 66. Часть картриджа 61, показанная на рисунке, представляет собой наружную оболочку, внутри которой помещена стеклянная трубка простой конструкции по крайней мере с одним поршнем. Как это лучше всего показано на Фиг. 6С, наружный кожух 611 содержит в своей задней части фланец 612 несколько меньшего диаметра, чем диаметр главной части 611, и шейку 613, предназначенную для сопряжения с фиксаторными средствами. Отверстие 614 в задней части снабжено внутренними резьбами (не показаны) для сопряжения с валом 64 с резьбой. Лоток 62 имеет внутренний контур полукруга в поперечном сечении, согласующийся с наружным контуром картриджа 61. Управляющие средства 63 включают электродвигатель 631 с зубчатым колесом 632, сопряженным с зубчатым колесом 633 большего диаметра, соединенным с валом 634 шестерни, установленным сзади в подшипнике 635, а спереди проходящим через продолговатую полость в валу 64, причем вал 634 шестерни и полость вала 64 сопрягающиеся, но некруглого поперечного сечения, чтобы вал 64 имел возможность перемещаться в осевом направлении при сохранении действия от вала 634 шестерни. Вал 64 снабжен резьбой для сопряжения с внутренними резьбами 61 и его задняя часть соединена с возможностью вращения с узлом 65, следующим за валом. Узел 65, следующий за валом, содержит подшипник 651 в стенке 652 для вала 64 и два рычага 653, выступающие вперед от стенки 652. Как это лучше всего показано на Фиг. 6D, рычаги 653 оканчиваются верхними скосами 654 и нижними фиксаторными поверхностями 655. Фиксирующие средства включают фиксатором 661, размещенным в направляющем корпусе и прижимаемым к нижней позиции пружиной 662. Фиксатор 661 имеет верхнюю крестовину 663 с нижними скошенными поверхностями 664 для сопряжения со скосами 654 на рычагах 653, и нижнюю крестовину 665, которая при подъеме сопрягается с фиксаторными поверхностями 655 на рычагах 653, чтобы блокировать перемещение рычагов вперед. Нижняя крестовина 665 имеет такую ширину, чтобы она входила в паз шейки 613 между трубкой 611 и фланцем 612 картриджа 61. Зазор между верхней 663 и нижней 665 крестовинами такой, чтобы позволить прохождение рычагов 653. Опорное кольцо 666 имеет возможность слегка перемещаться в осевом направлении и поджато в переднем положении пружиной 667 и стабилизировано в своем перемещении с помощью сопряженных усиков 668 кольца и пазов 669 в лотке 62. Опорное кольцо 666 расположено соосно с картриджем 61 и имеет практически такой же диаметр, как и фланец 612 картриджа 61, и предназначено для того, чтобы удерживать фиксатор 661 в его верхнем положении, когда кольцо 666 находится в его переднем положении, но позволять фиксатору 661 быть прижатым к его нижней позиции, в пазу горловины 613, когда кольцо 666 прижато сзади фланцем картриджа 612.
Общий характер действия устройства, изображенного на Фиг. 6, сходен с характером действия устройства, представленного на Фиг. 4, т.е. вал 64 в отведенном положении вращают, чтобы отвести картридж 61 назад вплоть до положения фиксирования, после чего вал 64 перемещают вперед путем продолжения вращения в том же направлении для вытеснения содержимого картриджа 61, затем меняют направление вращения на противоположное, чтобы привести вал 64 обратно в его отведенное положение, картридж 61 высвобождают и затем картридж 61 удаляют, продолжая вращать вал 64 в том же направлении. Средства для фиксирования и смещения здесь отличаются от средств того же назначения, представленных на Фиг. 4, и их действие далее будет описано со ссылками на Фиг. 6D. В положении, отображенном на Фиг. 6D, вал 65 (не показан) находится почти в его крайнем заднем положении. Фиксатор 661 упирается в опорное кольцо 666, предоставляя возможность фланцу 612 картриджа пройти под фиксатором, а нижняя крестовина 665 находится в сопряжении с фиксаторной поверхностью 655 рычагов 653 для того, чтобы препятствовать какому-либо перемещению вперед следящего узла 65 и вала 64. Вращение вала 64 в направлении, при котором картридж оттягивается назад, позволяет фланцу 612 картриджа 61 проходить под поднятым фиксатором 661, чтобы оттолкнуть опорное кольцо 666 и позволить фиксатору 661 упасть в паз шейки 613 картриджа и одновременно освободить вал 64, предоставляя ему возможность перемещаться вперед. Реверсирование направления вращения вала 64 вводит части 654 со скошенными краями рычагов 653 в сопряжение с наклонными поверхностями 664 верхней крестовины 663, понуждая фиксатор подняться и выйти из канавки шейки 613 и позволяя фланцу 612 и опорному кольцу 666 пройти под фиксатором 661 и вновь блокировать рычаги 653, препятствуя их перемещению вперед. Некоторая возможность люфта предоставлена валу в осевом направлении от предоставления полной свободы перемещения картриджа до полного предотвращения перемещения вала.
Цикл действия может быть начат, когда вал 64 находится в крайнем заднем положении, при котором фиксатор 661 поднят в верхнее положение, зафиксированное с помощью опорного кольца 666, поджатого вперед пружиной 667, блокирующее перемещение вала вперед, но позволяющее прохождение фланца 612 картриджа 61. Даже в отведенном назад положении вал выступает в достаточной степени за фиксаторный механизм 66 и к его концу может быть присоединен картридж путем вращения вала для сопряжения с его внутренними резьбами. Вращение вала понуждает картридж перемещаться в направлении к фиксаторному механизму, пройти фланцем 612 под фиксатором 661 при одновременном перемещении назад опорного кольца 666 и быть заблокированным от дальнейшего перемещения в осевом направлении при контакте между фиксатором и главной частью 611 большего размера картриджа. Фиксатор 661 может теперь упасть вниз в канавку шейки 613 картриджа, чтобы запереть картридж и полностью освободить рычаги 653, предоставляя им возможность перемещаться вперед. Продолжающееся вращение вала в том же самом направлении ведет к перемещению вала 64 и следящего узла 65 вперед, чтобы вытеснить содержимое картриджа. После вытеснения вращение вала 64 реверсируют и следящий узел 65 и вал 64 движутся назад, в то время как картридж 61 все еще остается блокированным фиксатором 661, находящимся в нижнем положении. Когда вал 64 и следящий узел 65 приближаются к их крайнему заднему положению наклонные конечные части 654 рычагов 653 приходят во взаимодействие со скошенными поверхностями 664 верхней крестовины 663 и поднимают фиксатор 661, преодолевая действие пружины 662, выводя из канавки шейки 613 картриджа и позволяя установочному кольцу 666 и фланцу 612 картриджа пройти под фиксатором и так, что нижняя крестовина 665 находится почти в сопряжении с фиксаторными поверхностями 655 рычагов 653, чтобы блокировать следящий узел 65 и вал 64, предотвращая какое-либо их перемещение вперед. Продолжающееся вращение вала в том же самом направлении ведет к перемещению теперь уже освобожденного картриджа 61 вперед, причем опорное кольцо 666 проходит под фиксатором 661, чтобы обеспечивать его расположение, до тех пор, пока картридж не может быть удален. Очевидно, что вал 64 при этом заблокирован от осевого перемещения до тех пор, пока картридж не придет в его фиксированное положение, осуществляемое фиксатором 661 в его нижнем положении, и что картридж не может перемещаться в осевом направлении до тех пор, пока вал 64 и следящий узел 65 находятся в их крайнем заднем положении, при котором фиксатор 661 поднят в верхнее положение, и что нет необходимости в каких-либо других контролирующих действиях, кроме вращения вала в одном или другом направлении.
Приведенные в качестве примеров варианты исполнения являются только иллюстрациями и их ни в коей мере не следует воспринимать в качестве ограничений объема или общности настоящего изобретения, определяемых формулой изобретения.
Изобретение относится к медицине, в частности к средствам и способам проведения самостоятельных инъекций. Устройство содержит корпус, картридж, в котором размещают лекарственные препараты и который имеет переднюю часть и заднюю часть, определяющие общую ось картриджа, выпускное отверстие для лекарств, расположенное в передней части, и по крайней мере одну подвижную стенку, расположенную между передней частью и задней частью, перемещение которой понуждает лекарство перемещаться вперед или вытесняться через выпускное отверстие. Шток поршня, имеющий первый конец и второй конец, по крайней мере частично расположенный в корпусе и приспособленный своим первым концом для сопряжения с/и перемещения подвижной стенки. Варианты изобретения отличаются выполнением приводных и захватывающих средств. Приводные средства размещены в корпусе и предназначены для перемещения по крайней мере штока. Захватывающие средства соединены с корпусом и предназначены для удерживания картриджа или его кожуха, передняя часть которого отстоит от корпуса, а задняя часть приближена к корпусу. Приводные средства предназначены для перемещения захватывающих средств таким образом, чтобы перемещать картридж его задней частью вперед относительно корпуса. Фиксирующие средства предназначены для останова картриджа и предотвращения его перемещения в осевом направлении относительно корпуса, определяющие таким образом фиксированное положение картриджа. Приводные средства приспособлены для перемещения штока поршня между задним положением и выступающим вперед положением. Изобретение также относится к вариантам способа проведения инъекций с помощью устройств для инъекции. Технический результат, достигаемый при использовании изобретений, состоит в обеспечении безопасности и простоты инъекций. 7 с. и 225 з. п. ф-лы, 6 ил.
| Домовый номерной фонарь, служащий одновременно для указания названия улицы и номера дома и для освещения прилежащего участка улицы | 1917 |
|
SU93A1 |
| Погрузочная машина | 1950 |
|
SU92712A1 |
| Способ измерения точки росы | 1989 |
|
SU1744618A1 |
