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Die Erfindung betrifft eine Injektionseinrichtung für medizinische Zwecke sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Injektionseinrichtung.
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Injektionseinrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Ein Nadelschutz dient dazu, einen Verwender der Injektionseinrichtung vor einem versehentlichen Kontakt mit einer Injektionsnadel und insbesondere einer Verletzung durch dieselbe zu schützen. Vor einer Verwendung der Injektionseinrichtung wird der Nadelschutz von dem Verwender gegenüber einem Injektionsteil manuell verlagert oder entfernt, um die Injektionsnadel freizulegen. Üblicherweise erfolgt die Verlagerung des Nadelschutzes gegen den Druck einer vorgespannten Feder. Nachteilig sind hierbei ein Verletzungsrisiko, ein mögliches Herausschleudern von Teilen aus der Injektionseinrichtung beim Versagen von Teilen sowie eine verringerte Lebensdauer durch Ausfall von Verschleißteilen. Hinzu kommt, dass aufgrund einer fehlenden Steuerbarkeit der Verlagerung des Nadelschutzes kein Zusatznutzen in Zusammenhang mit dem Nadelschutz und dessen Verlagerbarkeit relativ zu dem Injektionsteil verwirklicht werden kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Injektionseinrichtung für medizinische Zwecke und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Injektionseinrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Injektionseinrichtung für medizinische Zwecke geschaffen wird, welche ein Injektionsteil und einen Nadelschutz aufweist, wobei das Injektionsteil eingerichtet ist zur Anordnung einer Injektionsnadel an dem Injektionsteil. Zwischen dem Injektionsteil und dem Nadelschutz ist eine Relativverlagerung möglich. Zudem weist die Injektionseinrichtung eine Antriebseinrichtung auf, die eingerichtet ist, eine gesteuerte und/oder geregelte Relativverlagerung zwischen dem Nadelschutz und dem Injektionsteil zu bewirken. Die Antriebseinrichtung weist eine elektrische Krafterzeugungseinrichtung auf, die mit dem Nadelschutz mindestens in einem Betriebszustand wirkverbunden ist.
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Im Folgenden wird mit dem Ziel einer einfacheren Verständlichkeit der Begriff Steuern synonym für Steuern und Regeln verwendet. Mit einer axialen Richtung wird eine Längsrichtung der Injektionseinrichtung und vorzugsweise auch eines Gehäuses bezeichnet, die vorzugsweise mit einer Symmetrieachse der bevorzugt zylindrischen Injektionseinrichtung zusammenfällt. Eine Umfangsrichtung umgreift die axiale Richtung konzentrisch. Eine radiale Richtung steht senkrecht auf der axialen Richtung. Das bei einer Injektion bestimmungsgemäß dem Körper eines Patienten zugewandte Ende der Injektionseinrichtung wird als vorderer Teil bezeichnet. Dieser weist in distale Richtung. Das in axialer Richtung gesehen gegenüberliegend angeordnete Ende der Injektionseinrichtung wird als hinterer Teil bezeichnet und weist in proximale Richtung.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung ist vorgesehen, dass das Injektionsteil eine Führungshülse zur Aufnahme eines Primärpackmittels aufweist. Das Primärpackmittel ist bevorzugt eine Karpule, insbesondere eine Doppelkammerkarpule, oder eine Spritze, jeweils vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff. Das Injektionsteil weist also besonders bevorzugt die Führungshülse einerseits und das in der Führungshülse angeordnete Primärpackmittel, insbesondere die Karpule oder die Spritze, welche durch die Führungshülse geführt und gehalten wird, andererseits auf. Zugleich wird das typischerweise aus einem zerbrechlichen oder leicht beschädigbaren Material bestehende Primärpackmittel durch die Führungshülse geschützt. Es wird alternativ ein Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Injektionsteil als Primärpackmittel ausgebildet ist. Dabei ist das Injektionsteil besonders bevorzugt als Karpule oder als Spritze ausgebildet. In diesem Fall kann auf die Führungshülse verzichtet werden, sodass die Injektionseinrichtung kostengünstiger und einfacher aufgebaut sein kann.
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Der Nadelschutz ist bevorzugt als tubusförmiger Hohlkörper ausgebildet. Dieser kann einen vieleckigen, einen ovalen oder einen andersartig geformten Querschnitt aufweisen. Bevorzugt wird jedoch ein zylindrischer Querschnitt. Entscheidend ist, dass der Nadelschutz eine hintere Öffnung aufweist, deren Innenmaße dergestalt auf die Außendimensionen des Injektionsteils abgestimmt sind, dass der Nadelschutz das Injektionsteil zumindest bereichsweise umgreifen kann. Eine vordere Öffnung des Nadelschutzes weist vorzugsweise kleinere Innenmaße auf als die hintere Öffnung und ist so gestaltet, dass die Injektionsnadel einschließlich einer aufgesetzten Schutzkappe durch die vordere Öffnung durchgeführt werden kann.
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Die Injektionseinrichtung weist Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Dadurch, dass die Relativverlagerung des Nadelschutzes zu dem Injektionsteil gesteuert mittels der Antriebseinrichtung bewirkt werden kann, ist es insbesondere möglich, den Nadelschutz automatisiert oder parametergesteuert zu verlagern, sodass eine manuelle Verlagerung nicht mehr nötig ist. Des Weiteren kann die gesteuerte Relativverlagerung des Nadelschutzes genutzt werden, um einen Zusatznutzen zu verwirklichen. Der Nadelschutz ist relativ zu dem Injektionsteil vorzugsweise zumindest in eine Schutzstellung und in eine Injektionsstellung verlagerbar. Vorzugsweise kann der Nadelschutz in eine Mehrzahl von Zwischenstellungen, besonders bevorzugt in ein Kontinuum von Zwischenstellungen, zwischen der Schutzstellung und der Injektionsstellung verlagert werden. Dabei zeichnet sich die Schutzstellung dadurch aus, dass der Nadelschutz die Injektionsnadel vollständig derart übergreift, dass eine versehentliche Berührung der Injektionsnadel und insbesondere eine Verletzung durch diese ausgeschlossen sind, wobei sich die Injektionsstellung dadurch auszeichnet, dass die Injektionsnadel so weit freigelegt ist, dass eine Injektion mit der Injektionseinrichtung durchgeführt werden kann. Vorzugsweise lässt sich der Nadelschutz in eine Zwischenposition verlagern, die dazu geeignet ist, dass ein Verwender der Injektionseinrichtung die Schutzkappe von der Injektionsnadel abziehen kann, ohne sich hierbei verletzen zu können.
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Die gesteuerte Relativverlagerung schließt die Möglichkeit ein, den Nadelschutz in einer vorbestimmten Position aktiv festzuhalten. Weiterhin schließt die gesteuerte Relativverlagerung ein aktives Verlagern des Nadelschutzes ein, beispielsweise um diesen von der Schutzstellung in die Injektionsstellung zu verlagern. Dabei ist die Relativverlagerung vorzugsweise parameterabhängig steuerbar, wobei insbesondere Verlagerungsweg, Verlagerungsgeschwindigkeit, Verlagerungsbeschleunigung, Verlagerungskraft und/oder Verlagerungsrichtung des Nadelschutzes vorgegeben werden können. Die gesteuerte Relativverlagerung schließt zusätzlich oder alternativ ein, dass eine anderweitig, beispielsweise manuell oder im Zuge einer Injektion, bewirkte Verlagerung des Nadelschutzes gehemmt wird, wobei insbesondere mit Hilfe der Antriebseinrichtung eine Gegenkraft aufgebaut wird. Auch diese Art der gesteuerten Relativverlagerung erfolgt bevorzugt parameterabhängig, wobei insbesondere die Gegenkraft vorgegeben werden kann. Bevorzugt wird weiterhin ein gesteuertes distales Verlagern des Nadelschutzes, um dadurch nach Abschluss der Injektion die Injektionsnadel aus der Haut des Patienten zu ziehen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung ist als Autoinjektor ausgebildet. Dabei ist ein Autoinjektor insbesondere eine Injektionseinrichtung, welche eingerichtet ist, eine von dem Injektionsteil umfasste Medikamentendosis im Rahmen einer einmaligen Injektion vollständig in den Körper des Patienten zu injizieren.
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Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung ist als Pen ausgebildet. Dabei ist ein Pen insbesondere eine Injektionseinrichtung, welche Einzeldosen eines von dem Injektionsteil umfassten Medikaments im Zuge einer Mehrzahl von Injektionen in den Körper des Patienten injizieren kann.
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die zur Relativverlagerung zwischen dem Nadelschutz und dem Injektionsteil benötigte Kraft durch die elektrische Krafterzeugungseinrichtung bereitgestellt wird, welche die Antriebseinrichtung aufweist. Die elektrische Krafterzeugungseinrichtung bezieht ihre zum Betrieb erforderliche Energie aus einem Energiespeicher, vorzugsweise einer Batterie oder einem Akkumulator, welcher an der Injektionseinrichtung angeordnet, vorzugsweise darin integriert ist. Die elektrische Krafterzeugungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit dem Nadelschutz in mindestens einem Betriebszustand wirkverbunden ist. Es wird dabei eine Wirkverbindung bevorzugt, die eine Verlagerung des Nadelschutzes sowohl in proximale, als auch in distale Richtung umfasst, ebenso wie ein aktives Halten des Nadelschutzes in einer vorbestimmten Position. Alternativ kann das Halten des Nadelschutzes in einer vorbestimmten Position auch dadurch realisiert werden, dass eine separate Einrichtung an der Injektionseinrichtung angeordnet ist, vorzugsweise darin integriert ist, welche eingerichtet ist, den Nadelschutz in einer vorbestimmten Position zu halten. In jedem Fall ist es möglich, die Relativverlagerung zwischen dem Nadelschutz und dem Injektionsteil in sicherer und reproduzierbarer Weise zu bewirken.
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Besonders bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung, das sich dadurch auszeichnet, dass es kein elastisches Element, insbesondere kein Federelement, für eine Vorspannung des Nadelschutzes in seiner Schutzstellung aufweist. Auf ein solches elastisches Element kann verzichtet werden, da der Nadelschutz durch die Antriebseinrichtung gesteuert relativ zu dem Injektionsteil verlagert werden kann. Dies erhöht die Sicherheit der Injektionseinrichtung, weil bei einem Versagen der Antriebseinrichtung keine Kräfte mehr auf den Nadelschutz wirken und dieser also nicht beispielsweise unkontrolliert durch das elastische Element in distaler Richtung katapultiert und insbesondere herausgeschleudert werden kann. Außerdem entfällt mit dem elastischen Element ein vergleichsweise anfälliges Verschleißteil, wodurch die Lebensdauer und Haltbarkeit der Injektionseinrichtung erhöht ist. Weiterhin kann ein durch das elastische Element vermittelter, über den Nadelschutz ansonsten auf die Haut des Patenten ausgeübter Druck vermieden werden.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die elektrische Krafterzeugungseinrichtung einen Elektromotor aufweist. Es handelt sich dabei um eine kostengünstige, technologisch reife und bauraumeffiziente Lösung der elektrischen Krafterzeugung. Der Elektromotor lässt sich darüber hinaus parametrierbar ansteuern. Er ist bevorzugt als Schrittmotor oder Servomotor ausgebildet.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Antriebseinrichtung an dem Gehäuse angeordnet ist, vorzugsweise darin integriert ist, welches das Injektionsteil zumindest bereichsweise umgreift. Das Gehäuse weist dabei größere Querschnittsmaße auf als das Injektionsteil und dient insofern der besseren Greifbarkeit und Handhabbarkeit der Injektionseinrichtung durch den Verwender. Weiterhin wird das innerhalb des Gehäuses angeordnete Injektionsteil durch das Gehäuse vor Beeinträchtigung und/oder Beschädigung geschützt. Bevorzugt ist die Antriebseinrichtung radial beabstandet von dem Injektionsteil im vorderen Bereich des Gehäuses angeordnet. Eine sich hierdurch ergebende radiale Verdickung an dem Gehäuse, kann für den Verwender der Injektionseinrichtung ergonomisch vorteilhaft sein und ein sicheres Halten der Injektionseinrichtung begünstigen. Grundsätzlich sind aber auch andere Anordnungspositionen der Antriebseinrichtung an dem Gehäuse sehr wohl denkbar, entscheidend ist die Realisierbarkeit einer Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Nadelschutz.
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Weiterhin wird bevorzugt, dass das Gehäuse eine Führung aufweist, die eingerichtet ist zur Verhinderung einer Verdrehung des Nadelschutzes relativ zu dem Gehäuse um die Längsachse des Injektionsteils. Die Innenmaße des Gehäuses und die Außenmaße des Nadelschutzes sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass ein bereichsweises Einführen des Nadelschutzes möglich ist. Besonders bevorzugt wird eine Drehsicherung, welche sich dadurch auszeichnet, dass das Gehäuse an seiner inneren Umfangsfläche wenigstens eine Längsnut, vorzugsweise eine Mehrzahl von Längsnuten, aufweist, in welche wenigstens ein Führungsvorsprung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Führungsvorsprüngen, oder eine Führungsschiene eingreift, welche an dem Nadelschutz angeordnet ist. Umgekehrt kann die mindestens eine Längsnut auch an dem Nadelschutz vorgesehen sein und der wenigstens eine Führungsvorsprung an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses. Hierdurch wird eine unerwünschte Relativdrehung des Nadelschutzes zu dem Gehäuse und zugleich auch relativ zu dem Injektionsteil vermieden, gleichzeitig kann der Nadelschutz relativ zu dem Injektionsteil und Gehäuse sicher geführt werden. Dieses Ergebnis kann auch durch andere Maßnahmen herbeigeführt werden. Der Nadelschutz kann beispielsweise die Außenkontur eines Vielkants aufweisen, die mit einer entsprechenden Innenkontur des Gehäuses zusammenwirkt.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung ein mechanisches Getriebe aufweist, das eingerichtet ist, zumindest in einem Betriebszustand die elektrische Krafterzeugungseinrichtung mit dem Nadelschutz wirkzuverbinden. Der Betriebszustand ist dabei ein Zustand, in dem das Halten und/oder die Relativverlagerung des Nadelschutzes erforderlich sind. Mittels der Wirkverbindung ist es möglich, die Relativverlagerung und das Halten des Nadelschutzes zu bewirken. Ein mechanisches Getriebe wird vor allem aufgrund der günstigen Kosten, der technologischen Reife und der kompakten Bauformen besonders bevorzugt. In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante ist das mechanische Getriebe als Stirnradgetriebe ausgebildet. Hierbei kämmt ein antriebsseitiges Ritzel schlupffrei mit einer Verzahnung, die auf einer äußeren Mantelfläche des Nadelschutzes in axialer Richtung angeordnet ist. Die Drehachse des Ritzels ist vorzugsweise orthogonal zur axialen Richtung ausgerichtet. Der Bereich der Verzahnung ist zumindest bereichsweise bevorzugt linienförmig als Zahnstange ausgebildet. Es ist aber möglich, dass sich die Verzahnung in Umfangsrichtung auf einen Sektor der äußeren Mantelfläche bis hin zum gesamten Umfang erstreckt. Die Drehsicherung verhindert vorzugsweise eine tangentiale Verlagerung des Ritzels von der Verzahnung. Besonders bevorzugt ist die Verzahnung an dem Nadelschutz einstückig ausgebildet. Die axiale Länge der Verzahnung entspricht der maximalen translatorischen Verlagerung des Nadelschutzes. Die Anordnung des Ritzels, die Länge der Verzahnung und die axiale Anordnung der Verzahnung auf dem Nadelschutz sind dabei so abgestimmt, dass der Nadelschutz in die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch vorgesehene Schutz- und Injektionsstellung verlagerbar ist. Bevorzugt ist die Antriebseinrichtung, insbesondere das Stirnradgetriebe, vorne am Gehäuse angeordnet. Dabei kann es bei einer Anordnung der Antriebseinrichtung, insbesondere des Stirnradgetriebes, an einem hinteren Bereich des Gehäuses erforderlich sein, den Nadelschutz in proximaler Richtung zu verlängern, um die Verzahnung in Eingriff mit dem Ritzel zu bringen und die erforderliche Verlagerung des Nadelschutzes zu realisieren. Letztlich ist es möglich, dass die Antriebseinrichtung oder einzelne Elemente derselben an verschiedenen Stellen des Gehäuses angeordnet sind. So ist es beispielsweise denkbar, dass das mechanische Getriebe im vorderen Teil des Gehäuses angeordnet ist, während die elektrische Krafterzeugungseinrichtung im hinteren Teil des Gehäuses angeordnet ist. Dies kann sinnvoll sein, wenn die elektrische Krafterzeugungseinrichtung neben ihrer Funktion zum axialen Verlagern des Nadelschutzes noch weitere Funktionen, wie beispielsweise ein Einwirken auf das Primärpackmittel, beispielsweise ein Aktivieren eines Wirk- und/oder Hilfsstoffes durch Mischen oder ein Herauspressen desselben aus dem Primärpackmittel, übernimmt. Es ist auch denkbar, die Zahnstange in erhabener Ausführung als Führungsschiene oder auch in eingelassener Ausführung als Längsnut der beschriebenen Drehsicherung auszubilden. Bevorzugt ist das Stirnradgetriebe geradverzahnt ausgeführt. Es ist aber auch möglich, das Ritzel und/oder die Verzahnung auf dem Nadelschutz schrägverzahnt auszuführen. Je nach Steigungswinkel der Verzahnung der Zahnstange und des Ritzels ergibt sich eine bestimmte Positionierung der Drehachse des Ritzels zur axialen Richtung. Ebenso wäre es möglich, das Ritzel und die Verzahnung pfeilverzahnt auszuführen. In einer bevorzugten Abwandlung ist das Stirnradgetriebe auch als Reibgetriebe ausbildbar. Hierbei rollt ein antriebsseitiger Wälzkörper auf einer auf dem Nadelschutz befindlichen geeigneten Abrollfläche ab und setzt auf diese Weise eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung des Nadelschutzes um.
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In einer zweiten bevorzugten Variante des Ausführungsbeispiels ist das mechanische Getriebe als Schneckengetriebe ausgebildet. Eine Zylinderschnecke ist hierbei radial von dem Nadelschutz beabstandet angeordnet, ihre Drehachse liegt vorzugsweise parallel zur Längsachse. Ein Schneckenrad ist vorzugsweise als Zahnstange ausgebildet und entspricht einem Schneckenrad mit unendlich großem Durchmesser. Die Zahnstange ist an der äußeren Mantelfläche des Nadelschutzes in axialer Richtung angeordnet, vorzugsweise daran ausgebildet. Die Zylinderschnecke kämmt schlupffrei mit der Verzahnung auf dem Nadelschutz, sodass eine rotatorische Bewegung der Zylinderschnecke eine translatorische Verlagerung des Nadelschutzes bewirkt. Die axiale Länge der Verzahnung auf dem Nadelschutz ebenso wie die Länge der Zylinderschnecke sind vorzugsweise so zu dimensionieren, dass die erforderliche Relativbewegung des Nadelschutzes gemäß dem bestimmungsgemäßen Gebrauch realisiert werden kann. In einer ersten Variante erstreckt sich die Verzahnung auf dem Nadelschutz über einen Längsabschnitt, der vorzugsweise mindestens der Länge der maximal erforderlichen Relativverlagerung des Nadelschutzes entspricht. Die Zylinderschnecke hingegen weist eine relativ hierzu deutlich geringere Länge auf. In diesem Fall ist es möglich, die Relativverlagerung des Nadelschutzes gemäß der erforderlichen axialen Verlagerungslänge zu realisieren. Besonders bevorzugt wird eine zweite Variante, wobei die Länge der Zylinderschnecke mindestens der Länge der axialen Relativverlagerung des Nadelschutzes entspricht, die für einen bestimmungsgemäßen Gebrauch erforderlich ist. Die axiale Länge der Verzahnung auf dem Nadelschutz ist in diesem Fall relativ hierzu deutlich kürzer. Weitere geometrische Ausgestaltungen sind denkbar. Entscheidend ist letztlich, dass die axiale Relativverlagerung des Nadelschutzes das Herstellen mindestens der Schutz- und Injektionsstellung ermöglicht. In einer anderen Variante liegt die Drehachse der Zylinderschnecke nicht parallel zur Längsachse des Nadelschutzes, sondern in einem Winkel versetzt dazu, wobei die Steigungswinkel der Zylinderschnecke und der Verzahnung zum Kämmen aufeinander abgestimmt sind. Bevorzugt wird mittels der beschriebenen Drehsicherung eine Relativdrehung des Nadelschutzes durch auftretende Kräfte in tangentialer Richtung zu der äußeren Mantelfläche des Nadelschutzes verhindert. Analog zu dem Stirnradgetriebe ist das Schneckengetriebe vorzugsweise im vorderen Bereich des Gehäuses angeordnet. Alternativ ist auch die Anordnung in einem anderen Bereich des Gehäuses möglich. Dabei gelten die bereits im Zusammenhang mit dem Stirnradgetriebe erläuterten Zusammenhänge. Schneckengetriebe können selbsthemmend ausgelegt werden, was in diesem Ausführungsbeispiel ein gewünschter Effekt ist. Dabei führt eine Kraft auf den Nadelschutz in axialer Richtung nicht zu einer ungewollten Verlagerung des Nadelschutzes, das heißt eine Übertragung einer Längsverlagerung der Zahnstange in eine Drehverlagerung der Zylinderschnecke wird verhindert. Hierzu wird vorzugsweise ein hinreichend kleiner Steigungswinkel der Zylinderschnecke gewählt, so dass ein Wirkungsgrad kleiner 0,5 realisiert wird. Im Fall eines Teileversagens am Antriebsstrang kann der Nadelschutz dann sicher in seiner Position gehalten werden. Eine damit erzielte starke Untersetzung erweist sich auch vorteilhaft in Hinblick auf eine sehr präzise axiale Positionierbarkeit des Nadelschutzes.
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In einer dritten bevorzugten Variante des Ausführungsbeispiels ist das mechanische Getriebe als Spindelgetriebe, auch bezeichnet als Schraubgetriebe, ausgebildet. Hierbei ist eine antriebsseitige tubusförmige Spindelmutter innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei die Längsachse der Spindelmutter mit der Längsachse des Injektionsteils zusammenfällt. Die Spindelmutter ist in dem Gehäuse um ihre Längsachse drehbar gelagert und wird axial und radial in einer vorbestimmten Position gehalten. Die Spindelmutter ist mit der elektrischen Krafterzeugungseinrichtung wirkverbunden, sodass sie durch die elektrische Krafterzeugungseinrichtung in eine Drehbewegung versetzt werden kann. Dabei wird die Wirkverbindung vorzugweise dadurch realisiert, dass die elektrische Antriebseinrichtung mittels eines weiteren Getriebes, vorzugsweise eines Stirnradgetriebes, mit der Spindelmutter wirkverbunden ist. Ein antriebsseitiges Ritzel, dessen Drehachse gleichgerichtet ist mit der Drehachse der Spindelmutter, kämmt dabei mit einer Verzahnung, die an einer äußeren Mantelfläche der Spindelmutter angeordnet ist. Bevorzugt handelt es sich hier um einen Zahnkranz, welcher bevorzugt am hinteren Ende der Spindelmutter konzentrisch zu und drehfest mit dieser angeordnet ist. Das verzahnte Element ist bevorzugt ein von der Spindelmutter separiertes Bauteil, es ist aber ebenso denkbar, dass es einstückig mit der Spindelmutter ausgebildet ist. Die Spindelmutter umgreift zumindest bereichsweise den Nadelschutz, welcher als tubusförmige Gewindespindel ausgeprägt ist, wobei der Nadelschutz mit der Spindelmutter schlupffrei kämmt. Mittels der beschriebenen Drehsicherung wird vorzugsweise verhindert, dass sich der Nadelschutz relativ zu dem Gehäuse verdrehen lässt und damit die axiale Relativverlagerung des Nadelschutzes durch rotatorische Bewegung der Spindelmutter eingeschränkt werden kann. Wie auch das Schneckengetriebe lässt das Spindelgetriebe bevorzugt selbsthemmend realisieren, was bewirkt, dass eine axiale Krafteinwirkung auf den Nadelschutz nicht zu einer gleichgerichteten axialen Verlagerung desselben führt. Hierzu wird vorzugsweise ein hinreichend kleiner Steigungswinkel der Verzahnung gewählt, der zu einem Wirkungsgrad kleiner 0,5 führt und damit keine Umwandlung der translatorischen Verschiebung des Nadelschutzes in eine rotatorische Bewegung der Spindelmutter erlaubt. Die Verzahnung kann auf der äußeren Mantelfläche des Nadelschutzes sowohl angeordnet als auch daran einstückig ausgebildet sein. Ebenso kann die Verzahnung auf einer inneren Mantelfläche der Spindelmutter angeordnet sein oder daran einstückig ausgebildet sein. Hinsichtlich der axialen Länge des Nadelschutzes, der axialen Länge der darauf angeordneten Verzahnung, der axialen Länge der Spindelmutter, der axialen Länge der auf der inneren Mantelfläche der Spindelmutter angeordneten Verzahnung sowie der axialen Anordnung der Spindelmutter sind zahlreiche Kombinationen denkbar, um die für den bestimmungsgemäßen Betrieb erforderliche Relativverlagerung des Nadelschutzes relativ zu dem Injektionsteil zu bewirken. Entscheidend ist, dass durch Drehung der Spindelmutter durch Kämmen mit der Verzahnung auf dem Nadelschutz die translatorische axiale Relativverlagerung des Nadelschutzes in proximale und/oder distale Richtung bewirkt werden kann, welche die Verlagerung in die vorgesehene Schutz- und Injektionsstellung bewirkt. Die Ausbildung des mechanischen Getriebes als Spindelgetriebe erlaubt eine kompakte Bauform der Injektionseinrichtung und damit einen hohen Freiheitsgrad bezüglich Ergonomie und Gestaltung.
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine Kupplung aufweist, die eingerichtet ist, zumindest in einem Betriebszustand die elektrische Krafterzeugungseinrichtung mit dem mechanischen Getriebe wirkzuverbinden. Die Kupplung kann eine starre, elastische, bewegliche und/oder lösbare Verbindung der elektrischen Krafterzeugungseinrichtung mit dem mechanischen Getriebe darstellen. Hierbei ist es in besonders einfacher Art und Weise möglich, die Wirkverbindung in vorbestimmter Weise herzustellen. Bevorzugt ist es möglich, durch gesteuertes Schleifenlassen der Kupplung beim Einkuppeln und/oder beim Auskuppeln eine Steigerung oder Verringerung der Geschwindigkeit der Drehbewegung zu bewirken. Weiterhin ist bevorzugt möglich, dass die Kupplung eingerichtet ist zum Blockieren des Nadelschutzes durch Blockieren der Drehbewegung im Kraftfluss des Antriebsstrangs. Bevorzugt kann weiterhin eine Überlastschutzfunktion realisiert werden, indem ein Schlupf im Antriebsstrang zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung und dem mechanischen Getriebe bei Überschreiten eines vorbestimmten maximalen Drehmoments zugelassen wird. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, ein aufgrund eines irregulären Betriebszustandes oder einer Fehlbedienung eine Beschädigung des mechanischen Getriebes, der elektrischen Krafterzeugungseinrichtung, des Nadelschutzes oder weiterer an dem Antriebsstrang angeordneter Komponenten zu verhindern. Eine gesteuerte Unterbrechung der Wirkverbindung zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung und dem mechanischen Getriebe kann bevorzugt realisiert werden, um beispielsweise bei Ausfall der Energieversorgung die zur Verlagerung des Nadelschutzes notwendige Krafteinleitung manuell zu realisieren. Dabei ist es insbesondere denkbar, über eine geeignete Einrichtung manuell eine Drehbewegung antriebsseitig über einen Bypass in das mechanische Getriebe einzubringen, beispielsweise durch Drehen eines Handrades, und dadurch die axiale Verlagerung des Nadelschutzes zu bewirken.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist zum Ansteuern der Antriebseinrichtung, um die Relativverlagerung zwischen dem Nadelschutz und dem Injektionsteil zu steuern. In dieser Weise ist besonders sicher und insbesondere parametrierbar die Relativverlagerung des Nadelschutzes steuerbar. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung eingerichtet zu einer Positionsbestimmung des Nadelschutzes relativ zu dem Injektionsteil. Die Positionsbestimmung kann insbesondere genutzt werden, um zu prüfen, in welcher Stellung der Nadelschutz angeordnet ist, und/oder um eine maximale Freigabelänge und damit insbesondere eine maximale Eindringtiefe der Injektionsnadel in den Körper des Patienten zu definieren. Die Positionsbestimmung wird bevorzugt mittels Messung der Umdrehungen des Elektromotors und/oder durch Auslesen eines Drehgebers am Antriebsstrang realisiert, wobei die Position des Nadelschutzes hierdurch ermittelt und rückgemeldet wird. Alternativ wird bevorzugt, dass die Positionsbestimmung des Nadelschutzes gegenüber der Injektionsnadel mittels optischer Messverfahren, beispielsweise mittels Markierungen, insbesondere Streifenmuster, auf der Außenseite des Nadelschutzes, realisiert wird. Dabei ist die maximale Eindringtiefe der Injektionsnadel besonders bevorzugt patientenabhängig und/oder abhängig von einer Art der Injektion parametrierbar, wobei beispielsweise verschiedene Eindringtiefen für Patienten mit verschiedenem Body-Maß-Index (BMI) – für Patienten mit höherem BMI kann eine größere Eindringtiefe gewählt werden als für Patienten mit niedrigerem BMI – sowie für verschiedene Injektionsarten, insbesondere eine subkutane, intrakutane, intradermale, intraarterielle, intravenöse, intramuskuläre oder andere Injektion, vorgegeben werden können. Dabei kann die Steuereinrichtung vorzugsweise durch einen Arzt, medizinisches Personal oder den Verwender der Injektionseinrichtung über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle bedient, insbesondere parametriert werden. Weiterhin ist es bevorzugt möglich, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, den Nadelschutz gesteuert während des Eindringens der Injektionsnadel in das Körpergewebe aktiv in proximale Richtung zu verlagern, nach beendeter Injektion aktiv in distale Richtung zu verlagern, um die Injektionsnadel aus der Haut des Patienten zu ziehen, und/oder den Nadelschutz an einer vorbestimmten Position zu halten.
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Es wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Injektionseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Injektionseinrichtung mindestens einen Sensor aufweist, der eingerichtet ist, um Betriebsdaten, Positionsdaten und/oder weitere Daten zu erfassen. Der mindestens eine Sensor ist dabei mit der Steuereinrichtung wirkverbunden, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist zur Verarbeitung von Sensordaten zur Steuerung insbesondere der Relativverlagerung des Nadelschutzes. Ein erster Sensor ist dabei insbesondere eingerichtet, ein Aufsetzen des Nadelschutzes auf der Haut des Patienten zu detektieren, wobei der erste Sensor in diesem Fall bevorzugt als Drucksensor, Berührungssensor oder Abstandssensor ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann mittels eines zweiten Sensors, der als Abstandssensor ausgebildet ist, der Abstand der Injektionseinrichtung von der vorgesehenen Einstichstelle auf der Haut des Patienten detektiert werden. Der erste und der zweite Sensor können derselbe Sensor sein. Mittels auf diese Weiseermittelter Daten ist es besonders effektiv und sicher möglich, die Relativverlagerung zwischen der Injektionseinrichtung und der Haut des Patienten zu überwachen, um beispielsweise die Relativverlagerung des Nadelschutzes und/oder die Eindringtiefe der Injektionsnadel zu überwachen.
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Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer Injektionseinrichtung für medizinische Zwecke geschaffen wird, wobei eine Relativverlagerung zwischen einem Nadelschutz und einem eine Injektionsnadel aufweisenden Injektionsteil gesteuert und/oder geregelt wird. Dies geschieht, indem eine Antriebseinrichtung angesteuert wird, die mit dem Nadelschutz mindestens in einem Betriebszustand wirkverbunden ist. Besonders bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens eine Injektionseinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele betrieben. Im Rahmen des Verfahrens ergeben sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Injektionseinrichtung erläutert wurden. Im Folgenden wird mit dem Ziel einer besseren Verständlichkeit und Einfachheit im Zusammenhang mit der Relativverlagerung des Nadelschutzes der Begriff Steuern synonym für Steuern und Regeln verwendet. Die Antriebseinrichtung weist dabei bevorzugt eine elektrische Krafterzeugungseinrichtung auf, welche bevorzugt einen Elektromotor aufweist. Dabei schließt eine Steuerung der Relativverlagerung des Nadelschutzes insbesondere ein, dass der Nadelschutz relativ zu dem Injektionsteil in einer vorbestimmten Position gehalten wird, dass der Nadelschutz aktiv relativ zu dem Injektionsteil verlagert wird und/oder dass eine Verlagerung des Nadelschutzes relativ zu dem Injektionsteil aktiv gehemmt wird. In letztem Fall wird vorzugsweise parameterabhängig eine Gegenkraft erzeugt, welche einer Verlagerung des Nadelschutzes entgegenwirkt, die durch von außen an diesen angreifende Kräfte getrieben wird. Die zu erzeugende Gegenkraft ist vorzugsweise in einer Steuereinrichtung der Injektionseinrichtung parametrierbar, insbesondere abhängig von einem bestimmungsgemäßen Verwender der Injektionseinrichtung und/oder einer Injektionsart.
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Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der Nadelschutz in eine Position verfahren wird, bei der die Injektionsnadel in einem vorbestimmten Abschnitt freigelegt wird. Um die Sicherheit der Injektionseinrichtung zu erhöhen, ist eine Schutzkappe vorgesehen, die noch innerhalb des Nadelschutzes auf der Injektionsnadel angeordnet ist, sodass diese auch bei von ihr wegverlagertem Nadelschutz – also insbesondere in einer Injektionsstellung desselben – noch nicht frei zugänglich ist. Vielmehr muss dann zunächst die Schutzkappe von der Injektionsnadel abgezogen werden. Indem der Nadelschutz in eine vorbestimmte Position verlagert wird und damit die Injektionsnadel in dem vorbestimmten Abschnitt freigelegt wird, ist es dem Verwender sicher möglich, die Schutzkappe zu greifen und von der Injektionsnadel abzuziehen.
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Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass geprüft wird, ob die Injektionsnadel einen vorbestimmten Einstichweg zurückgelegt hat. Im Rahmen dieser Ausführungsform des Verfahrens kann geprüft werden, ob die Injektionsnadel mit einer vorzugsweise parametrierbaren Eindringtiefe in den Körper eines Patienten eingedrungen ist. Die Eindringtiefe ist dabei insbesondere in Abhängigkeit von dem konkreten Patienten und/oder von der Injektionsart parametrierbar. Zur Prüfung des vorbestimmten Einstichwegs ist vorzugsweise eine Position einer Stirnfläche des Nadelschutzes genau auf Höhe einer Spitze der Injektionsnadel bekannt, wobei der Nadelschutz mit der Stirnfläche zu Beginn der Injektion auf diese bekannte Höhe verlagert wird. Die Injektionseinrichtung wird dann mit der Stirnfläche des Nadelschutzes in dieser Position auf die Haut des Patienten aufgesetzt. Die Position des Nadelschutzes wird besonders bevorzugt durch Messung der Umdrehungen des Elektromotors und/oder oder mittels Auslesen eines Drehgebers an einem Element am Antriebsstrang ermittelt und rückgemeldet. Anschließend wird die Injektionsnadel in den Körper des Patienten hineinverlagert, wobei der Nadelschutz relativ zu der Spitze der Injektionsnadel in proximaler Richtung verlagert wird. Dabei kann das Erreichen einer vorbestimmten Endposition des Nadelschutzes detektiert werden, wobei der Weg zwischen der bekannten Position auf Höhe der Spitze der Injektionsnadel und der vorbestimmten Endposition dem vorbestimmten Einstichweg entspricht. Es ist möglich, dass der Nadelschutz an der vorbestimmten Endposition aktiv gehalten oder arretiert wird, sodass für den Verwender erkennbar ist, dass die vorbestimmte Eindringtiefe erreicht wurde. Das Halten oder Arretieren des Nadelschutzes wird vorzugsweise durch Anhalten, insbesondere Blockieren des Motors, durch Blockieren mittels der Kupplung und/oder einer weiteren Einrichtung bewirkt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Nadelschutz bereits zu Beginn der Injektion auf die vorbestimmte Endposition verlagert wird, wobei dann die Injektion derart erfolgt, dass die Injektionseinrichtung mit der Injektionsnadel von dem Verwender bis zum Erreichen eines Hautkontakts mit der Stirnfläche des Nadelschutzes in den Körper des Patienten geführt wird.
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Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass mittels mindestens eines Sensors ein Aufsetzen auf einer Einstichstelle detektiert wird. Dies unterstützt insbesondere die Prüfung, ob die Injektionsnadel tatsächlich den vorbestimmten Einstichweg zurückgelegt hat. Das Aufsetzen der Stirnfläche des Nadelschutzes auf der Haut des Patienten kann durch einen ersten Sensor detektiert werden, der bevorzugt als Druck-, Berührungs- oder Abstandssensor ausgebildet ist. Beispielsweise kann im Fall einer Berührung der Haut mit der Stirnfläche des Nadelschutzes vorzugsweise durch die Steuereinrichtung ein bestimmtes Signal erzeugt werden, alternativ oder zusätzlich bei Ausbleiben einer Rückmeldung des ersten Sensors hinsichtlich einer Berührung der Stirnfläche des Nadelschutzes mit der Haut ein vorzugsweise anderes bestimmtes Signal erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich zeichnet sich die Ausführungsform des Verfahrens dadurch aus, dass ein Abstand der Injektionseinrichtung zu der Einstichstelle ermittelt wird. Dies dient beispielsweise bei bereits vor der Injektion in proximale Richtung verlagertem Nadelschutz dazu, das Erreichen der vorbestimmten Eindringtiefe der Injektionsnadel in die Haut des Patienten zu detektieren. Ein zweiter Sensor, der als Abstandssensor ausgebildet ist, ist dabei eingerichtet zur Erkennung eines Abstands der Injektionseinrichtung zu der vorgesehenen Einstichstelle auf der Haut des Patienten. Der erste und der zweite Sensor können derselbe Sensor sein. Damit kann vorzugsweise in einem Betriebszustand eine kontinuierliche Messung des Abstands der Injektionseinrichtung mit der vorgesehenen Einstichstelle auf der Haut des Patienten erfolgen und damit die Eindringtiefe ermittelt und überprüft werden, wobei die dafür erforderlichen Referenzpunkte bevorzugt in der Steuereinrichtung abgelegt sind. Dabei ist es bevorzugt möglich, bei Erreichen der vorbestimmten Eindringtiefe vorzugsweise durch die Steuereinrichtung ein bestimmtes Signal zu erzeugen, beispielsweise ein optisches Signal, akustisches Signal oder Vibrationssignal.
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Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass eine maximale Eindringtiefe für die Injektionsnadel vorgegeben wird. Dies entspricht der bereits zuvor erläuterten Ausführungsform des Verfahrens, wobei der Nadelschutz beim Erreichen einer vorbestimmten Endposition, welche die maximale Eindringtiefe definiert, gehalten oder arretiert wird. Dabei ist ein weiteres Eindringen der Injektionsnadel in das Körpergewebe des Patienten aufgrund des gesperrten Nadelschutzes nicht mehr möglich. Dadurch kann vermieden werden, dass die Injektionsnadel durch den Verwender versehentlich zu tief in das Körpergewebe vorgeschoben wird. Insbesondere kann so eine Verletzung von unter dem bestimmungsgemäßen Injektionsort angeordneten Bereichen des Körpers vermieden werden. Es ist auch bevorzugt möglich, dass mittels einer Messung einer erforderlichen Kraft zum Verschieben der Injektionsnadel detektiert werden kann, in welchem Teil des Körpergewebes des Patienten sich die Injektionsnadel befindet, beispielsweise in Fett- oder in Muskelgewebe. Dadurch kann vorzugsweise eine Endposition des Nadelschutzes im Sinne des bestimmungsgemäßen Injektionsortes während des Eindringens der Injektionsnadel in die Haut des Patienten ermittelt werden.
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Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass eine beim Einstechen der Injektionsnadel wirkende Gegenkraft in vorbestimmter Weise beeinflusst wird. Es zeigt sich, dass das Einschieben der Injektionsnadel in Körpergewebe des Patienten stets eine gewisse Kraft erfordert. Dabei ist es gemäß der Ausführungsform des Verfahrens möglich, dass die insgesamt für die Injektion nötige Kraft verringert wird, indem der Nadelschutz während des Eindringens der Injektionsnadel in das Körpergewebe aktiv in proximale Richtung verlagert wird. Es braucht dann nicht zusätzlich eine Kraft zur Verlagerung des Nadelschutzes aufgewandt werden. Auf diese Weise kann die Injektion für den Verwender, insbesondere für einen die Injektion selbst durchführenden Patienten, erleichtert werden. Dies ist insbesondere günstig bei alten, gebrechlichen sowie geschwächten Patienten oder auch bei Kindern. Alternativ oder zusätzlich ist bei der Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass die beim Eindringen der Injektionsnadel in das Körpergewebe wirkende Kraft durch Erzeugen einer der Verlagerung des Nadelschutzes entgegenwirkenden Gegenkraft vergrößert wird. Auf diese Weise kann zum einen die Haut des Patienten bei der Injektion gespannt werden, zum anderen kann verhindert werden, dass die Injektionsnadel versehentlich zu weit und insbesondere zu schwungvoll in das Körpergewebe hineingeschoben wird. Diese Ausführungsform des Verfahrens kann vorteilhaft kombiniert werden mit der Positionserkennung, wobei der Nadelschutz insbesondere an einer vorbestimmten Endposition für die Eindringtiefe der Injektionsnadel gehalten oder arretiert werden kann. Die Erzeugung der Gegenkraft steigert die Sicherheit der Injektion, beispielsweise bei Patienten mit einem Tremor. Ebenso lässt sich durch Erzeugen der Gegenkraft in der Schutzstellung verhindern, dass beispielsweise Kinder, die mit der Injektionseinrichtung spielen, versehentlich eine Injektion durchführen. Bevorzugt kann hierbei eine Freigabe der Relativverlagerung des Nadelschutzes über eine Software und ein Sicherheitsmerkmal, insbesondere über einen PIN, realisiert werden.
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Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der Nadelschutz zumindest für eine vorbestimmte Zeitdauer mittels der Antriebseinrichtung zu Vibrationen angeregt wird. Dies kann beispielsweise durchgeführt werden, um das Ende einer vorbestimmten Injektionsdauer anzuzeigen. Es ist aber auch möglich, dass der Nadelschutz während des Eindringens der Injektionsnadel in das Körpergewebe des Patienten zu Vibrationen angeregt wird, um das Eindringen der Injektionsnadel zu erleichtern, wenn der Nadelschutz auf der Haut des Patienten aufliegt. Dabei kann der Nadelschutz insbesondere zu hochfrequenten Schwingungen angeregt werden, um die Eigenschaften des Körpergewebes und der Haut in für das Eindringen der Injektionsnadel günstiger Weise zu beeinflussen. Eine ähnliche Vorgehensweise ist beispielsweise von Rasierklingen bekannt, welche zu Vibrationen angeregt werden können, um die Rasur zu erleichtern oder gründlicher zu gestalten. Es ist aber auch möglich, dass der Nadelschutz bereits vor dem Eindringen der Injektionsnadel in das Körpergewebe des Patienten zu Vibrationen angeregt wird, um den Patienten abzulenken und dadurch eine eventuell vorhandene Angst vor der Injektion zu überwinden und zusätzlich oder alternativ eine Wahrnehmung des Einstichs seitens des Patienten dadurch zu reduzieren, dass sich die Wahrnehmung des Einstichs mit der Wahrnehmung der Vibration überlagert.
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Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der Nadelschutz nach erfolgter Injektion aktiv ausgefahren, das heißt in distaler Richtung verlagert wird, um die Injektionsnadel aus der Injektionsstellung zurück zu verlagern. Dies spricht insbesondere an, dass das Injektionsteil durch distale Verlagerung des Nadelschutzes von dem Körper des Patienten wegbewegt wird, wobei zugleich die Injektionsnadel aus dem Körpergewebe des Patienten zurückgezogen wird. Der Verwender und insbesondere der Patient, welcher die Injektionseinrichtung selbst bedient, muss dann die Injektionsnadel nach beendeter Injektion nicht aus eigener Kraft aus dem Körpergewebe herausziehen, sondern diese wird vielmehr durch aktive Verlagerung des Nadelschutzes herausgedrängt. Auch kann eine zu lange Verweildauer der Injektionsnadel im Körper des Patienten vermieden werden. In besonders bevorzugter Weise kann im Rahmen des Verfahrens eine Zeitsteuerung für die Injektionsdauer vorgesehen sein. Dabei ist es möglich, dass das Erreichen der maximalen Eindringtiefe der Injektionsnadel in das Körpergewebe detektiert wird, wonach die Injektion gestartet oder jedenfalls ein Beginn der Injektion angenommen wird. Nach einer vorbestimmten, insbesondere parametrierbaren Zeitdauer kann dann der Nadelschutz in distaler Richtung verlagert werden, um ein Ende der Injektion anzuzeigen und vorzugsweise zugleich die Injektionsnadel aus dem Körpergewebe herauszuziehen. Das Ende der Injektion kann auch durch eine kurze Bewegung, insbesondere Vibration, des Nadelschutzes angezeigt werden.
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Die Beschreibung der Injektionseinrichtung einerseits und des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Injektionseinrichtung, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Injektionseinrichtung. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Injektionseinrichtung erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, welcher durch wenigstens ein Merkmal der Injektionseinrichtung bedingt ist. Die Injektionseinrichtung zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Injektionseinrichtung in einer ersten Funktionsstellung;
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2 das Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung gemäß 1 in einer zweiten Funktionsstellung;
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3 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Injektionseinrichtung in einer ersten Funktionsstellung;
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4 das Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung gemäß 3 in einer zweiten Funktionsstellung;
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5 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Injektionseinrichtung in einer ersten Funktionsstellung; und
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6 das Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung gemäß 5 in einer zweiten Funktionsstellung.
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1 zeigt eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Injektionseinrichtung 1 im Längsschnitt. Hierzu weist die Injektionseinrichtung 1 ein Injektionsteil 3 auf, welches eine Injektionsnadel 5 aufweist. Weiterhin weist die Injektionseinrichtung 1 einen relativ zu dem Injektionsteil 3 verlagerbaren Nadelschutz 7 auf. Die Injektionseinrichtung 1 weist zudem eine Antriebseinrichtung 9 auf. Die Antriebseinrichtung 9 ist eingerichtet, eine gesteuerte Relativverlagerung des Nadelschutzes 7 relativ zu dem Injektionsteil 3 in axialer Richtung, also in 1 vertikal, zu bewirken. Die Antriebseinrichtung 9 weist dabei eine elektrische Krafterzeugungseinrichtung 11 auf, welche einen Elektromotor aufweist, der in 1 nicht dargestellt ist. Die elektrische Krafterzeugungseinrichtung 11 ist mindestens in einem Betriebszustand mit dem Nadelschutz 7 wirkverbunden. Die Wirkverbindung zwischen der elektrischen Krafterzeugungseinrichtung 11 und dem Nadelschutz 7 wird bevorzugt durch ein mechanisches Getriebe realisiert, das als Stirnradgetriebe 13 ausgebildet ist. In dem Stirnradgetriebe 13 kämmt ein antriebsseitiges Ritzel 15 mit einer Verzahnung 17. Die Verzahnung 17 ist dabei vorzugsweise als Zahnstange ausgebildet. Es ist bevorzugt möglich, in 1 allerdings nicht dargestellt, dass ein vorbestimmter Endpunkt der Relativverlagerung des Nadelschutzes 7 durch ein Endanschlagselement bestimmt wird, das auf dem Nadelschutz 7 angeordnet ist. Das Endanschlagselement ist dafür eingerichtet, eine axiale Verlagerbarkeit des Nadelschutzes 7 über den vorbestimmten Endpunkt hinaus dadurch zu verhindern, dass das Endanschlagselement an dem vorbestimmten Endpunkt auf ein Endanschlagsgegenstückelement trifft, welches fest an dem Injektionsteil 3 oder einem Gehäuse 19 angeordnet ist. Es ist denkbar, dass ein axialer Bewegungsspielraum des Nadelschutzes 7 durch zwei derartige Einrichtungen definiert wird. Zwischen dem Ritzel 15 und der elektrischen Krafterzeugungseinrichtung 11 ist bevorzugt zudem eine Kupplung der im vorhergehenden Text beschriebenen Art angeordnet, die nicht dargestellt ist in 1. Die Injektionseinrichtung 1 weist das Gehäuse 19 auf, welches das Injektionsteil 3 umgreift. Dabei erhöht das Gehäuse 19 den Bedienkomfort der Injektionseinrichtung 1 und schützt zugleich das Injektionsteil 3 vor einer Beschädigung. Der Nadelschutz 7 ist in dem Gehäuse 19 geführt, wobei das Gehäuse 19 eine in 1 nicht dargestellte Einrichtung zur Drehsicherung und Führung des Nadelschutzes 7 gemäß der im vorhergehenden Text beschriebenen Art aufweist. Die Antriebseinrichtung 9 ist im Gehäuse 19 angeordnet, vorzugsweise im Gehäuse 19 integriert. Die Injektionseinrichtung 1 weist bevorzugt eine Steuereinrichtung auf, die vorzugsweise eingerichtet ist zum Ansteuern der elektrischen Krafterzeugungseinrichtung 11, um die Relativverlagerung zwischen dem Nadelschutz 7 und dem Gehäuse 19 zu steuern. Dabei ist die Steuereinrichtung bevorzugt eingerichtet, eine Position des Nadelschutzes 7 relativ zu dem Injektionsteil 3 zu bestimmen. Die axiale Position des Nadelschutzes 7, respektive eine entsprechende Stellung der Ritzels 15 sind vorzugsweise als Punkt in der Steuereinrichtung hinterlegt. Ebenso sind vorzugsweise die Endpunkte in proximaler und distaler Richtung in der Steuereinrichtung hinterlegt. Damit kann verhindert werden, dass der Nadelschutz 7 ungewollt über die bestimmten Endpunkte hinaus verlagert wird. Die Injektionseinrichtung 1 weist bevorzugt mindestens einen Sensor auf, der bevorzugt an dem Gehäuse 19, an dem Nadelschutz 7 und/oder an einer anderen Stelle der Injektionseinrichtung 1 angeordnet, vorzugsweise in ein Bauteil integriert ist. Er ist in 1 nicht dargestellt. Der mindestens eine Sensor ist bevorzugt eingerichtet, ein Aufsetzen des Nadelschutzes 7 auf einer vorgesehenen Einstichstelle zu detektieren und/oder einen Abstand der Injektionseinrichtung 1 zu der Einstichstelle zu ermitteln. Er ist mit der Steuereinrichtung wirkverbunden, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist zur Verarbeitung von Sensordaten zur Steuerung insbesondere der Relativverlagerung zwischen dem Nadelschutz 7 und dem Injektionsteil 3. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Injektionsteil 3 eine Führungshülse 21 auf, die eingerichtet ist zur Aufnahme eines Primärpackmittels 23, das hier als Karpule 25 ausgebildet ist. Insbesondere handelt es sich bei der Karpule 25 hier um eine Doppelkammerkarpule. Die Injektionsnadel 5 ist vorzugsweise für eine mehrfache Verwendung der Karpule 25 lösbar mit der Führungshülse 21 verbunden und durchsticht ein Septum 27 der Karpule 25, wenn die Karpule 25 bestimmungsgemäß in die Führungshülse 21 eingesetzt und/oder die Injektionsnadel 5 bestimmungsgemäß auf die Führungshülse 21 aufgeschraubt wird. Alternativ ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem das Injektionsteil 3 selbst als Primärpackmittel 23 ausgebildet ist, insbesondere als Karpule 25 oder als Spritze.
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In einer weiteren, hier nicht dargestellten Funktionsstellung, ist der Nadelschutz 7 so weit in proximaler Richtung aus seiner in 1 dargestellten Schutzstellung zurückgezogen, dass eine Schutzkappe 29 durch einen Verwender manuell von der Injektionsnadel 5 abgezogen werden kann. In dieser Position ist nämlich zum einen gewährleistet, dass die Schutzkappe 29 von dem Verwender ergriffen und abgezogen werden kann, zum anderen ist gewährleistet, dass die Injektionsnadel 5 nicht über eine Öffnung 31 hinausragt, sodass sich der Verwender nicht versehentlich an der Injektionsnadel 5 verletzen kann. Diese Position des Nadelschutzes 7 ist dann vorzugsweise auch eine Position, welche der Nadelschutz 7 zu Beginn einer Injektion einnimmt. Die Öffnung 31 und insbesondere eine Stirnfläche 33 des Nadelschutzes 7 sind dann gerade auf Höhe einer Spitze oder vorzugsweise etwas oberhalb der Injektionsnadel 5 angeordnet. Somit ist zum einen eine Verletzung des Verwenders ausgeschlossen, zum anderen kann ein vorbestimmter Einstichweg sichergestellt und/oder geprüft werden, wenn der Nadelschutz 7 zu Beginn der Injektion in einer definierten, vorbestimmten Relativposition zu der Injektionsnadel 5 angeordnet ist. Wird die Injektionseinrichtung 1 nach Abzug der Schutzkappe 29 in eben jener Position des Nadelschutzes 7 mit der Stirnfläche 33 auf die Haut des Patienten aufgesetzt, liegt die Spitze der Injektionsnadel 5 in der Ebene der Öffnung 31. Eine von dieser Position aus gemessene Relativverlagerung des Nadelschutzes 7 in proximaler Richtung zeigt dann zugleich den Einstichweg der Injektionsnadel 5 in das Körpergewebe des Patienten an, sodass eine Eindringtiefe bestimmt und die Einhaltung eines vorbestimmten Einstichwegs geprüft werden kann. Wichtig ist, dass bei der Injektionseinrichtung 1 der Nadelschutz 7 relativ zu dem Injektionsteil 3 in gesteuerter Weise verlagerbar oder auch an einer vorbestimmten Position festhaltbar ist, indem die Antriebseinrichtung 9 in geeigneter Weise angesteuert wird.
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2 zeigt das Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung 1 gemäß 1 in einer zweiten Funktionsstellung. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei ist in der in 2 dargestellten Funktionsstellung der Nadelschutz 7 maximal weit in proximaler Richtung zurückgezogen, sodass ausgehend von der Öffnung 31 eine maximale Injektionslänge der Injektionsnadel 5 freigegeben ist. Zudem ist die Schutzkappe 29 abgezogen. In diesem Fall ragt die Injektionsnadel 5 über die Öffnung 31 hinaus, sodass sie in das Körpergewebe des Patienten eindringen kann oder bereits eingedrungen sein kann. Es ist möglich, dass mithilfe der Antriebseinrichtung 9 die maximale Eindringtiefe der Injektionsnadel 5 in das Körpergewebe des Patienten limitiert wird, sodass eine Zwischenstellung zwischen 1, wobei die Schutzkappe 29 bereits abgezogen ist, und 2 eingenommen wird. Der Nadelschutz 7 kann dann mithilfe der Antriebseinrichtung 9 in einer vorbestimmten Position, beispielsweise der beschriebenen Zwischenstellung, gehalten werden, sodass ein weiteres Eindringen der Injektionsnadel 5 in das Körpergewebe verhindert werden kann. Dabei ist die maximale Eindringtiefe der Injektionsnadel 5 vorzugsweise parametrierbar und insbesondere in der Steuereinrichtung hinterlegbar. Sie kann dabei insbesondere abhängig von Eigenschaften des konkreten Patienten und/oder von einer Injektionsart gewählt werden. Ein Vergleich der Zwischenstellung, welche sich durch den noch nicht maximal in proximale Richtung zurückgezogenen Nadelschutz 7 auszeichnet und der 2 zeigt, dass beispielsweise bei einer Injektion in das Fettgewebe des Patienten eine Verlagerung des Nadelschutzes 7 in einer bestimmten, vorzugsweise beliebigen, Position begrenzt werden kann, sodass der Nadelschutz 7 bei Erreichen dieser Position durch die Antriebseinrichtung 9 gehalten wird. Soll dagegen tiefer als in das Fettgewebe injiziert werden, beispielsweise bei einer intramuskulären Injektion, kann der Nadelschutz 7 vor oder während der Injektion bis in eine Injektionsstellung gemäß 2 verlagert werden. Wie bereits angesprochen, kann die Eindringtiefe, mithin ein vorbestimmter Einstichweg, mittels einer geeigneten Ansteuerung der Antriebseinrichtung 9 limitiert werden, insbesondere in parametrierbarer Weise. Weiterhin ist es bevorzugt möglich, dass der Nadelschutz 7 während eines Eindringens der Injektionsnadel 5 in Körpergewebe aktiv zurückverlagert wird, sodass eine bei der Injektion wirkende Gegenkraft für den Verwender minimiert wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass beim Einstechen der Injektionsnadel 5 aktiv eine Gegenkraft mithilfe der Antriebseinrichtung 9 erzeugt wird, um beispielsweise zu verhindern, dass die Injektionsnadel 5 zu schwungvoll und/oder zu weit in das Körpergewebe eingeführt wird. Auch kann die Haut des Patienten durch eine solche Gegenkraft gespannt werden. Weiterhin kann eine Schmerzreduktion durch einen gezielten Druck auf um die Einstichstelle herum angeordnetes Gewebe und damit eine Reizung der Umgebung der Einstichstelle bewirkt werden. Die Gegenkraft kann auch als Sicherheitsmerkmal verwendet werden, um beispielsweise eine Verletzung von Kindern, die mit der Injektionseinrichtung 1 spielen, zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Injektionsnadel 5 nach erfolgter Injektion durch aktives Verlagern des Nadelschutzes 7 in distaler Richtung aus dem Körpergewebe herausgedrängt wird. Dabei kann eine Verweildauer des Nadelschutzes 7 in einer vorbestimmten Injektionsstellung parametriert werden, insbesondere kann eine vorbestimmte Haltezeit und/oder Injektionszeit programmiert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Nadelschutz 7 mittels der Antriebseinrichtung 9 zu Vibrationen angeregt wird. Dies kann beispielsweise zum Anzeigen eines Endes der vorbestimmten Injektions- oder Haltezeit genutzt werden, es können dem Nadelschutz 7 aber auch Vibrationen während des Eindringens der Injektionsnadel 5 in das Körpergewebe aufgeprägt werden, wodurch gegebenenfalls das Eindringen der Injektionsnadel 5 in das Körpergewebe erleichtert wird. Auch eine Schmerzreduktion ist auf diese Weise möglich. Zudem kann eine gezielte Vibration den Patienten ablenken und auf diese Weise die Wahrnehmung des Einstichschmerzes reduzieren. Durch aktive Steuerung der Relativbewegung des Nadelschutzes 7 relativ zu dem Injektionsteil 3 ist es auch möglich, eine Einstechgeschwindigkeit der Injektionsnadel 5 in das Körpergewebe zu beeinflussen, insbesondere in parametrierbarer Weise festzulegen. Ebenso kann eine Mindestkraft bestimmt werden, die der Patient zum Durchführen der Injektion mindestens aufbringen muss. Dies kann insbesondere auch dazu dienen, die Auswirkungen eines Tremors des Patienten bei der Injektion zu lindern und den Einstichvorgang definierter zu gestalten.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Injektionseinrichtung 1 in einer ersten Funktionsstellung. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. 3 unterscheidet sich von den 1 und 2 im Wesentlichen dadurch, dass das mechanische Getriebe als Schneckengetriebe 35 ausgebildet ist. Konkret wird eine Kraftübertragung über eine antriebsseitige Zylinderschnecke 37 realisiert, die mit einer Verzahnung 39 auf dem Nadelschutz 7 kämmt. Die Verzahnung 39 ist zumindest bereichsweise auf einer äußeren Mantelfläche des Nadelschutzes 7 angeordnet, vorzugsweise mit dem Nadelschutz 7 einstückig ausgebildet. Da es vorzugsweise nicht vorgesehen ist, dass der Nadelschutz 7 sich um seine Längsachse dreht, reicht es aus, wenn die Verzahnung bereichsweise am Nadelschutz 7 angeordnet ist. Prinzipiell kann sich die Verzahnung aber auch über die gesamte Umfangsfläche des Nadelschutzes erstrecken. Zur Verhinderung einer Relativdrehung eines Nadelschutzes 7 zum Gehäuse 19 ist bevorzugt die bereits beschriebene Drehsicherung vorgesehen, in 3 nicht dargestellt. Aus 3 wird ersichtlich, dass eine Ausstülpung 42 an dem Nadelschutz 7, welche die Verzahnung 39 aufweist, in der gezeigten Funktionsstellung des maximal in distaler Richtung ausgefahrenen Nadelschutzes 7 noch nicht an dem Gehäuse 19 anliegt. Es wäre auch denkbar, dass die Ausstülpung 42 eines der Endanschlagselemente darstellt, das in maximal distal ausgefahrenem Zustand des Nadelschutzes 7 an einem gehäuseseitigen Randbereich der Öffnung 41 des Gehäuses 19 anschlägt. In der hier gezeigten Ausführungsform kann die Ausstülpung 42 ein Herausfallen des Nadelschutzes 7 aus dem Gehäuse 19 in distaler Richtung durch Hintergreifen der Öffnung 41 verhindern, da die Außenmaße der Ausstülpung 42 größer sind, als die Innenmaße der Öffnung 41. Zum Verhindern eines Herausfallens reicht es aber auch aus, wenn mindestens zwei, vorzugsweise gegenüberliegende Haltekrallen am Nadelschutz 7 angeordnet sind, welche Außenmaße besitzen, welche größer sind als die Innenmaße der Öffnung 41.
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4 zeigt das Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung gemäß 3 in einer zweiten Funktionsstellung. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. 4 unterscheidet sich von 3 im Wesentlichen dadurch, dass der Nadelschutz 7 maximal in proximaler Richtung verlagert ist. Diese Stellung zeichnet sich in diesem Ausführungsbeispiel vor allem dadurch aus, dass die Verzahnung 39 sich am äußersten hinteren Ende der Zylinderschnecke 37 befindet und gerade noch mit ihr kämmt. Die Injektionseinrichtung 1 befindet sich damit in der Injektionsstellung.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Injektionseinrichtung in einer ersten Funktionsstellung. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das Ausführungsbeispiel in 5 unterscheidet sich im Wesentlichen von den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 4 dadurch, dass das mechanische Getriebe als Spindelgetriebe 43 ausgebildet ist. Dabei kämmt eine antriebsseitige Spindelmutter 45 mit dem Nadelschutz 7, welcher als tubusförmige Gewindestange ausgebildet ist. Das Spindelgetriebe 43 ist damit eingerichtet, eine Wirkverbindung zwischen der Spindelmutter 45 und dem Nadelschutz 7 herzustellen, wobei die Spindelmutter 45 mit einer Verzahnung 47 kämmt, die auf dem Nadelschutz 7 angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass der Nadelschutz 7 nicht rotiert, insbesondere drehfest im Gehäuse 19 mittels der bereits beschriebenen Drehsicherung geführt wird. Die Drehsicherung ist in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt dadurch realisiert, in 5 nicht sichtbar, dass an einer äußeren Mantelfläche des Nadelschutzes in axialer Richtung mindestens eine Nut eingebracht ist, in die mindestens ein Führungsvorsprung eingreift, welcher an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 19 angeordnet ist. Das Spindelgetriebe 43 bewirkt, dass eine rotatorische Bewegung der Spindelmutter 45 zu der axialen Verlagerung des Nadelschutzes 7 führt, wobei diese Bewegung vorzugsweise gesteuert wird durch die Steuereinrichtung. Die Spindelmutter 45 ist in diesem Ausführungsbeispiel drehfest auf einem drehbar gelagerten Drehring 49 angeordnet. Der Drehring 49 stützt sich am Gehäuse 19 in axialer proximaler Richtung ab und verfügt vorzugsweise über eine hierfür eingerichtete Lagerung 51. Die drehbare Verbindung zwischen dem Drehring 49 und der Spindelmutter 45 ist vorzugsweise lösbar realisiert, um beispielsweise das Injektionsteil 3 in die Spindelmutter 45 einführen zu können. Die lösbare drehfeste Verbindung kann beispielsweise mittels einer Verrastung realisiert sein. Der Drehring 49 weist in Umfangsrichtung vorzugsweise eine Verzahnung 53 auf, welche mit der Verzahnung eines Ritzels 55 kämmt. Das Ritzel 55 ist zumindest in einem Betriebszustand mit der elektrischen Krafterzeugungseinrichtung 11 wirkverbunden. Es ist denkbar, dass zwischen dem Ritzel 55 und der elektrischen Krafterzeugungseinrichtung 11 eine Kupplung der bereits beschriebenen Art, welche in 5 nicht dargestellt ist, angeordnet ist. Den Drehring 49 durchgreift mittig ein Kolben 57, welcher in axialer Richtung entlang der Längsachse des Injektionsteils 3 verlagert werden kann, und welcher eingerichtet ist, durch Aufbringen einer Kraft in distaler Richtung auf das Primärpackmittel 23 einzuwirken.
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6 zeigt das Ausführungsbeispiel der Injektionseinrichtung 1 gemäß 5 in einer zweiten Funktionsstellung. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. In der hier gezeigten Funktionsstellung ist der Nadelschutz 7 in der Endposition der proximalen Relativverlagerung. Die Injektionseinrichtung 1 befindet sich demnach in der Injektionsstellung.
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Insgesamt zeigt sich, dass sowohl die Sicherheit als auch der Injektionskomfort bei der Verwendung einer Injektionseinrichtung durch die hier vorgeschlagene Injektionseinrichtung 1 sowie das Verfahren zur Verwendung einer Injektionseinrichtung erhöht werden können.
