CN1547459A - 用于液态胰岛素的药筒 - Google Patents

Abstract

一种既可以用在胰岛素泵送系统又可以用在胰岛素注射系统中的玻璃药筒。根据本发明，该玻璃药筒装有U200胰岛素。为了获得由该系统输送的剂量的合适精确度，该药筒的内径必须为7.45至9.32mm。

Description

用于液态胰岛素的药筒

技术领域

本发明涉及用于胰岛素输送系统的针瓶剂或药筒。这些药筒一般成形为在一个端部处由柱塞封闭的玻璃管，可以将该柱塞挤压进管子中以在该管子的另一个端部将管子的内容物排出。该另一个端部形成为瓶颈，其外端可以由注射针或插管刺穿，内容物通过注射针或插管排出。

背景技术

如在权利要求1的前序部分中所述的玻璃管对于各种药物输送系统而言是众所周知的。它们尤其用于胰岛素输送系统，并且通常预装有1.5ml胰岛素或3.0ml胰岛素。1.5ml药筒其内径通常大约为6.85mm，并且3.0ml药筒其内径通常大约为9.25mm。这些已知的药筒预填充有浓度为100国际单位(IU)/毫升的胰岛素。因此1.5ml药筒包含有150IU，而3.0ml包含有300IU。

通常的糖尿病人需要每天向其体内注射或注入一定量胰岛素。一些病人每天需要100IU，在该情况中建议用3.0药筒。病人将该药筒加入进注射系统或泵送系统中，并且通过注射针或通过插入到其体内的插管以规定的速度将胰岛素注射或注入其体内。一旦药筒被排空，则将它丢弃，并且将新的药筒装进输送系统中。

玻璃对于装胰岛素的药筒而言是最优选的材料，因为玻璃在化学上和生物上都是惰性的，从而胰岛素可以存储在玻璃药筒内，而且在液态胰岛素和玻璃材料之间不会出现反应。玻璃其额外的优点在于，它可以进行热消毒。玻璃药筒由长玻璃管生产出，可以将这些长玻璃管切割成更小的管，其一个端部熔融，从而保留较小的开口。管子的相对开口端部设有可动柱塞，它们通常由橡胶或塑料制成。

但是由玻璃制成的药筒其缺点在于，内径随着制造工艺是变化的。玻璃药筒的内径在大约10mm的平均内径的情况下变化0.1mm。但是，通过预先分类玻璃药筒或者通过严密监视玻璃工艺可以获得更小的公差。下表显示出目前通常可获得的公差。

内径	7	7.5	8	9.25	10	11	12
								公差+/-	0.05	0.05	0.06	0.06	0.08	0.09	0.1

该药筒的这些公差对于所注射或注入的胰岛素的剂量精确度而言是主要问题。胰岛素输送系统的剂量精确度是ISO标准11608-1的主题。该标准规定了，在0-20IU范围内的剂量其精确度必须为+/-1IU，即20IU的标称剂量其含量必须在19-21IU之间。该ISO标准允许小于20IU的剂量的公差在+/-1IU内，而超过20IU的剂量的公差必须在+/-5％范围内。要满足该标准的最困难部分因此通常针对20IU剂量的+/-1IU的精确度要求。

大直径与大公差结合使得玻璃药筒的横截面积变化较大，这将导致由该胰岛素输送系统输送的体积出现较大的公差。但是，这在胰岛素其浓度只有100IU/毫升时不是主要问题。

发明概述

胰岛素输送系统的制造者的永恒目的在于使它们的系统小型化。但是，输送系统总是必须包括一药筒。因此制造者非常需要更小且更紧凑的药筒。然而谁都不想牺牲装在该药筒中的国际单位数量。解决这个Gordian难题的一个方案是通过提高装在药筒中的胰岛素浓度。通过将浓度增加至200IU/毫升，从而1.5ml药筒能够含有300IU。

由于上述玻璃药筒的横断面积变化较大，所以显然日益难以在采用液体U200胰岛素时符合ISO11608-1标准。

在图1的表中，计算出不同尺寸的玻璃针筒的位移精确度。两个第一列显示出各种药筒的不同尺寸和内径公差。在列3和4中计算出这些药筒的标称横断面积和最大横断面积。列5给出了胰岛素浓度。

在列6中计算出为了排出1IU胰岛素必须使柱塞前壁向前移动进药筒的距离。该运动采用以下公式根据标称直径计算出：

$H=\frac{V}{\mathrm{\π}\·R^2}$

V：体积

R：半径

H：位移

1IU液体U200胰岛素其体积为0.005ml，在例如其标称直径为9.25mm的药筒中柱塞的前壁因此必须移动0.074mm以便排出1IU。

列7表示横断面积上的公差对剂量精确度的影响程度。可以看出，对于其标称直径为9.25mm的药筒而言，由于药筒横断面积的公差消耗了在ISO标准中给出的+/-IU上的公差+/-0.260IU。通过从在列4中显示出的最大横断面积中减去最小横断面积并且将该差值乘以在列6中所示的一个单位位移并且乘以胰岛素浓度来计算出公差。在列8中所示的剩下的+/-0.740IU可以用于胰岛素输送系统的不精确性例如通向药筒的接口松弛。

在列8中列出的公差剩余部分是通过将排出1IU所需要的位移乘以可用于胰岛素输送系统的不精确性的剩余公差而在列9中以毫米表示的。

重新描述用于其标称内径为9.25mm的药筒的数字，柱塞的前壁必须移动20乘以0.074mm的距离，即1.488mm+/-0.055mm(从1.433至1.543mm)以便在公差为+/-1IU的范围内输送20IU剂量。

在这些公差范围内排出的体积可以采用以下公式计算出：

V(IU)＝CS·D·IC

V(IU)：以IU表示的体积

CS：药筒的横断面积(＝π·R²)

D：柱塞位移

IC：胰岛素浓度

下表显示出当该药筒用在可以使柱塞以+/-0.055mm的公差向前移动的胰岛素输送系统时，对于标称直径为9.25mm且公差为+/-0.06mm即内径为9.19mm-9.31mm的药筒，相当于该药筒的体积的横断面积为66.33mm²-68.08mm²以国际单位测量出的排空体积。因此向前运动可以的距离可以在1.433mm至1.543mm的范围内。

	1.433mm	1.488mm	1.543mm
				66.33mm2	19.01IU	19.74IU	20.47IU
67.20mm2	19.26IU	19.99IU	20.74IU
				68.08mm2	19.51IU	20.26IU	21.00IU

目前可得到的机械胰岛素输送系统由于该机械系统的缘故都具有相当大的不精确性。以前的注射装置其位移精确度大约为+/-0.083，这意味着柱塞的前壁只可以在大约+/-0.083mm的公差范围内向前移动。当采用U200胰岛素时，根据图1中所示的表格，药筒的最大许可内径必须小于标称7.5mm药筒的内径以便符合在ISO11608-1标准中所设定的要求。  内径大于7.5mm的药筒都需要位移精确度小于+/-0.083mm以便符合该ISO标准。它们因此不适合用在普通胰岛素笔系统。

用于糖尿病人的泵治疗的胰岛素泵由于马达机构的存在所以通常具有比机械注射装置更精确的机构，这对于马达驱动注射装置也一样。但是，由于连续胰岛素输送轮廓的存在，所以在胰岛素泵中不必具有精确的机构。

近年来，已经开发出机械精确注射装置，其精确度比已知的注射装置更高。实际上，这些新的注射装置能够在大约+/-0.055mm的公差范围内使柱塞向前移动。

因此已经显示出，包含有液态U200胰岛素并且直径为标称7.5mm药筒的下公差极限即7.45mm到标称9.25mm药筒的上公差极限即9.31mm的药筒可以用在泵中以及用在其公差在+/-0.055mm至+/-0.083mm的精确注射装置中，而不会违背ISO11608-1的要求。

用根据权利要求1所述的药筒来满足这些要求。

内径为7.45-9.31mm的玻璃药筒在填充有液态U200胰岛素的情况下当用在其机械机构中柱塞前进的位移精确度在0.055mm至0.083mm范围内的精确胰岛素输送系统中时将能够满足ISO11608-1标准。

其内径在所要求范围内的玻璃药筒因此可以用在胰岛素泵送系统和胰岛素注射系统中。

当在权利要求1中所规定的内径的下限中操作时，确保例如在图2中所披露的一样，可以将药筒做得非常细长并且具有非常窄的公差，从而为胰岛素输送系统的不精确度留下最大公差。

其标称内径为7.5mm的玻璃药筒需要大约为34mm的行程区域长度以便容纳大约为1.5ml的体积。当包含有1.5ml的液态U200胰岛素时，国际单位总量为300IU，这对于大多数病人而言将足够用于三天的治疗。当在泵系统中采用药筒时，该泵通常通过插管与用户身体连接。由于在插入插管位置处的皮肤发炎，所以通常建议大约每三天改变一次插管和位置。因此包含有用于最小三天的胰岛素的药筒是优选的。

由于连接区域和柱塞区域的尺寸，这种药筒的整体长度大约为52mm。

当在权利要求1中所规定的内径的上限中操作时，确保了如在权利要求5中所披露的一样，该药筒可以做得非常短并且对于该胰岛素输送系统的不精确性仍然留有足够的公差。标称内径为9.25mm的玻璃药筒需要大约为23mm的冲程区域长度以便容纳大约1.5ml的体积，从而导致大约为44mm的整体长度。

附图的简要说明

下面将参照以下附图并且结合优选实施方案对本发明进行更全面地说明，其中：

图1显示出用于不同药筒设计的位移精确度的表格；

图2显示出包括根据本发明的针刺入的玻璃药筒。

为了清楚起见这些附图是示意性的并且被简化，并且它们仅仅显示出对于理解本发明所必不可少的细节，而其它细节被删除。在整体上相同的参考标号用于相同或相应的部件。

优选实施方案的详细说明

在图1中显示出用于不同药筒设计的位移精确度的表格。容纳有液态U200胰岛素并且其标称直径为7.5-9.25mm的玻璃药筒为在+/-0.083和+/-0.055mm之间的位移留下空间，这在药筒用于注射装置和用于泵系统的情况下是必须的并且满足ISO11608-1标准。从图1中的表中还可以看出，采用标称直径为9.25mm的胰岛素输送系统的位移精确度在该药筒装有液态U100胰岛素时必须为0.084mm。

参照图2，可以方便地限定，药筒1的术语“远端”指的是承载着导管7的端部，通过该导管将胰岛素排出，而术语“近端”指的是承载着柱塞9的相对端部。

在图2中披露了包含有圆柱形壁2的药筒1。该圆柱形壁2处于终止于颈部中的药筒10的远端10处，颈部终止在圆周凸缘3中，通过金属盖5密封保持着可刺透且柔性的薄膜4。在薄膜4的中心部分处，金属盖5具有一开口6，通过该开口将薄膜4暴露出。中空管道7例如注射针或插管可以刺穿该薄膜4以与药筒1的内部空间连通，其中液态胰岛素存储在薄膜4和装配进该药筒1中的柱塞9的前壁8之间。

柱塞9通常由合适的橡胶材料制成，从而它被紧密密封在圆柱形壁2的内侧上。玻璃药筒的内径在图1中用D表示。

该药筒1分成三个不同区域。第一区域为连接区域C、它从药筒1的远端10延伸至台肩12。由于药筒1的圆柱形壁2在位于药筒1的远端10和台肩12之间的部分圆柱形壁2上的直径减小，所以柱塞9不能移动超出台肩12并且进入药筒1的颈部区域。装在药筒1的颈部中的胰岛素因此可以被压出该药筒，因此在废弃该药筒1时将被处理掉。

第二区域为冲程区域S，它从台肩12延伸至柱塞9的前壁8。只有包含在冲程区域中的胰岛素可以用来注射或注入。

第三区域为柱塞区域P，它从药筒1的近端11延伸至柱塞9的前壁8。该柱塞区域P保持着活塞9，因此对于装在药筒1中的胰岛素而言不可用。

捕获在柱塞9的前壁8和柔性薄膜4之间并且位于圆柱形壁2的内径D内的液态胰岛素将通过中空管道7被压出，当柱塞9在药筒1内向前移动时该管道在未示出的另一个端部处插入到需要胰岛素的人中。

在前面已经显示出一些优选实施方案，但是应该强调的是，本发明并不限于这些实施方案，而是可以在由下面权利要求所限定的主题内以其它方式实施。

Claims (7)

1.一种用于精确胰岛素输送系统的玻璃药筒(1)，所述药筒(1)包括一远端(10)和一近端(11)，两者通过形成容纳液态胰岛素的容器的圆柱形壁(2)连接，所述远端(10)设有由密封固定在凸缘(4)上的柔性薄膜(4)封闭的凸缘(3)，并且所述近端(11)由可以移动进入所述药筒(1)的柱塞(9)封闭，该药筒将液态胰岛素容纳在位于柔性薄膜(4)和柱塞(9)的前壁(8)之间的可变空间中，

其特征在于，

所述液态胰岛素为U200胰岛素，并且所述圆柱形壁(2)其内径为7.45mm至9.31mm，从而所述药筒(1)可以用在胰岛素泵送系统和胰岛素注射系统中。

2.如权利要求1所述的用于精确胰岛素输送系统的玻璃药筒，其特征在于，所述药筒(1)的内径在7.45mm至7.55mm的范围内。

3.如权利要求2所述的用于精确胰岛素输送系统的玻璃药筒，其特征在于，所述药筒具有三个区域：一连接区域(C)；一冲程区域(S)和柱塞区域(P)，所述冲程区域(S)其长度大约为34mm，从而该冲程区域(S)其体积大约为1.5ml。

4.如权利要求3所述的用于精确胰岛素输送系统的玻璃药筒，其特征在于，所述药筒(1)的总长大约为52mm。

5.如权利要求1所述的用于精确胰岛素输送系统的玻璃药筒，其特征在于，所述药筒(1)的内径为9.19mm至9.31mm。

6.如权利要求5所述的用于精确胰岛素输送系统的玻璃药筒，其特征在于，所述药筒具有三个区域：一连接区域(C)；一冲程区域(S)和柱塞区域(P)，所述冲程区域(S)其长度大约为23mm，从而该冲程区域(S)其体积大约为1.5ml。

7.如权利要求6所述的用于精确胰岛素输送系统的玻璃药筒，其特征在于，所述药筒(1)的总长大约为44mm。

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