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Die
Erfindung betrifft eine Jet-Injektoranordnung mit Verriegelungsmitteln,
die eine Antriebseinrichtung so lange davon zurückhalten, eine Substanz freizugeben,
bis ein vorbestimmter Druck innerhalb der Vorrichtung erreicht ist.
Eine Jet-Injektoranordnung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist in der US-A-5,520,639 beschrieben.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
traditionellen nadellosen Injektoren weisen folgendes Grunddesign
auf: ein Gehäuse
mit einer inneren Antriebseinheit, eine Medikamenteneinheit und
eine Düse.
Die Funktion der Antriebseinheit besteht darin, das Medikament in
eine untere Kolbenkavität
der Medikamenteneinheitskammer zu pumpen und das Medikament durch
die Düse
auszustoßen.
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Einige
der nadellosen Injektoren, wie beispielsweise in den US-Patentschriften
US-Patent Nr. 5,851,198
(Castellano et al.), US-Patent Nr. 5,520,639 (Peterson et al.) und
US-Patent Nr. 4,913,699 (Parsons) beschrieben, werden durch einen
pneumatischen Antrieb angetrieben. Diese Injektoren können eine
Injektionskammer mit einem Kolben und eine Düse, einen pneumatischen Zylinder mit
einem pneumatischen Antriebskolben, eine Gas-Verteilungseinheit,
eine Versorgungsleitung für die
Zufuhr von komprimierter Luft in den pneumatischen Zylinder und
einen Auslass, um die komprimierte Luft in die Atmosphäre entweichen
zu lassen, aufweisen. Bei diesem Injektor-Typ sind signifikante Nachteile
vorherrschend. Der erste Nachteil besteht darin, dass die Zeit für die Erhöhung des
Druckes, der benötigt
wird, um den pneumatischen Zylinder anzutreiben, relativ lang ist.
Ein in der Injektor-Kavität vorhandenes
Totvolumen muss zeitaufwändig
aufgefüllt
werden, um den erforderlichen Druck zu erreichen. Derartiges erlaubt
eine Anfangs-Strahlformation, die in ihrer kinetischen Energie nicht
ausreichend ist, um die Haut des Objekts richtig zu durchstechen und
resultiert damit insgesamt in einer mangelhaften Injektionsqualität und zwar
sowohl im Sinne der Injektionstiefe (transdermal, subkutan und intramuskulär) als auch
im Sinne des verabreichten Medikaments. Aus diesem Grunde besteht
das Bedürfnis
für eine
Vorrichtung, wie beispielsweise die Vorrichtung des US-Patents Nr.
5,865,795 (Schiff et al.), die die Antriebseinrichtung daran hindert,
das Medikament auszustoßen,
bevor der erforderliche Druck aufgebaut ist.
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Ein
weiterer Nachteil der vorgenannten nadellosen Injektoren liegt in
der Notwendigkeit, den Antriebskolben und andere bewegliche Teile
in ihre Ausgangsstellungen zurückzubringen.
Typischerweise wird dies dadurch erreicht, indem man eine mechanische
Feder verwendet. Mechanische Federn erhöhen die Dimensionen und die
Masse des Jet-Injektors und versagen üblicherweise.
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Die
US-Patentschrift Nr. 6,280,421 (äquivalent
mit
EP 0 956 873 ) beschreibt
eine Auto-Injektionsvorrichtung, die eine Nadel benötigt. Die
Vorrichtung weist Antriebsmittel in dem Vorderteil des Kolbens auf
und zwar für
die Injektion einer Substanz in ein Objekt, ferner einen Behälter, von
dem ein Produkt durch Vorbewegung des Kolbens abgegeben wird. Weiterhin
weist sie eine Antriebseinheit mit einem Antriebsglied auf, welches
mittels einer zusammengedrückten
Feder vorwärts
bewegt wird, wenn die auf die Feder wirkende Kraft von den Verriegelungsmitteln
freigegeben wird und zwar durch Freigabemittel in Form einer Freigabe-Lasche.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,865,795 beschreibt ebenfalls eine Injektoranordnung.
Die Anordnung erfordert eine Nadel. Die Anordnung weist Antriebsmittel
in Form eines Kolbens für
die Injektion einer Substanz in ein Objekt auf. Zum Zurückhalten des
Kolbens sind Verriegelungsmittel vorgesehen. Um die Injektion zu
bewirken, sind weiterhin Mittel zum Freigeben der durch die Verriegelungsmittel
zurückgehaltenen
Antriebsmittel vorgesehen.
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Die
veröffentlichte
europäische
Patentanmeldung
EP
0 347 109 A1 offenbart einen nadellosen Injektor, der Antriebsmittel
in Form eines Kolbens zur Injektion einer Substanz in ein Objekt
aufweist. Die Antriebseinrichtung wird in Position gehalten, bis
die Sensormittel anzeigen, dass genügend Vakuum zwischen der Vorrichtung
und dem zu injizierenden Objekt besteht, so dass, sobald hinreichend
Vakuum angezeigt wird, die Antriebseinrichtung betätigt wird, um
die Injektion zu bewirken.
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Die
nach dem Prioritätsdatum
der vorliegenden Erfindung veröffentlichte
US-Patentschrift Nr. 6,102,896 offenbart einen Injektor zum Einmalgebrauch,
der, um die Injektion zu bewirken, von Hand aufgebrachten Druck
verwendet, und zwar durch Verwendung eines Schnappmechanismus, der,
um den für
die Injektion geforderten Druck bereitzustellen, darauf aufbaut,
dass der Handdruck plötzlich
aufhört.
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Um
das Problem der frühen
Injektion zu lösen,
besteht demgemäß ein Bedürfnis nach
nadellosen Injektorvorrichtungen. Noch genauer formuliert besteht
ein Bedürfnis
für einen
Injektor, der die Qualität
der Injektion erhöht,
den Verlust von Medikament auf der Hautoberfläche verringert und die Dimensionen
und die Masse eines Jet-Injektors verringert.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Durch
die vorliegende, gemäß Anspruch
1 definierte Erfindung werden nicht nur die vorstehenden Probleme
gelöst,
sondern es wird auch ein technischer Vorteil erreicht. Offenbart
ist eine Injektoranordnung, die Antriebsmittel zum Injizieren einer
Substanz in ein Objekt aufweist, sowie Verriegelungsmittel zum Zurückhalten
der Antriebsmittel. Genauer ausgedrückt bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf eine Injektoranordnung, die eine Kolbenanordnung mit
einem Kolben und einer Feder aufweist, ferner eine Verriegelungsanordnung
mit wenigstens einer Walze, wenigstens einer Walzenarretierung und einer
ringförmigen
Nut, wobei die Verriegelungsanordnung derart konfiguriert ist, dass
sie die Kolbenanordnung in Eingriff nimmt. Ferner weist die Injektoranordnung
eine Injektorkammer auf, wobei die Kolbenanordnung derart konfiguriert
ist, dass sie eine Substanz aus der Injektorkammer treibt. Ferner
weist die Injektoranordnung eine pneumatische Druckeinheit auf,
die durch wenigstens einen Pfad abnehmbar an der Kolbenanordnung
angebracht ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen:
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die die Antriebsanordnung sowie die Verriegelungsanordnung
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3a ist
eine Querschnittsansicht, die die pneumatische Druckeinheit der
vorliegenden Erfindung zeigt und zwar in einer Position vor der
Injektion.
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3b zeigt
eine Querschnittsansicht, die die pneumatische Druckeinheit der
vorliegenden Erfindung zeigt, und zwar in einer Position nach der
Injektion.
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung und zeigt insbesondere die Dosierungseinheit.
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5 ist
eine Querschnittsansicht und zeigt ein weiteres Detail der vorliegenden
Erfindung, insbesondere die Schutzkappe.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung:
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1 zeigt
eine Injektoranordnung 10, die eine Injektionskammer 11 aufweist,
Antriebsmittel 12 zum Injizieren einer Substanz 14 in
ein Objekt 16 sowie Verriegelungsmittel 18 zum
Zurückhalten
der Antriebsmittel 12. Die Injektoranordnung 10 kann
ferner Mittel 20 aufweisen, die die Antriebsmittel 12 von
den Verriegelungsmitteln 18 freigeben. Die Injektoranordnung 10 kann
ferner eine Gehäusekomponente
oder mehrere Gehäusekomponenten
aufweisen und zwar für
die Antriebsmittel 12, die Verriegelungsmittel 18 sowie
für die
Mittel zum Freigeben 20. In einer Ausführungsform sind die Antriebsmittel 12 und
die Verriegelungsmittel 18 in einer ersten Komponente 22 angeordnet
und die Mittel zum Freigeben 20 sind in einer zweiten Komponente 24 angeordnet.
Der Terminus „angeordnet
in" umfasst alle
Varianten dieses Terminus einschließlich in einem hierauf gleichwohl nicht
beschränkten
Sinn, wonach dieser Terminus bedeutet, entweder teilweise oder vollständig an
spezifizierter Stelle angeordnet zu sein.
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Für die vorliegende
Erfindung können
viele Typen von Antriebsmitteln 12 verwendet werden. Die Antriebsmittel 12 können Antriebsmittel
sein, die im Stand der Technik bekannt sind, und sie können ohne darauf
beschränkt
zu sein, Antriebseinrichtungen einschließen wie Kolben, Getriebe, Gestänge, Arbeitsgetriebe,
Schrauben, Elektromagneten, optische Komponenten und Ausschalter.
Die Antriebsmittel 12 können
auch verschiedene Antriebsmechanismen einschließen etwa wie pneumatische,
hydraulische oder manuelle Antriebe. Darüber hinaus können die
Antriebsmittel 12 Materialien für Phasenumwandlung oder andere
formbeständige
Materialien einschließen,
wie etwa solche Materialien, die Größe oder Form aufgrund von Temperaturapplikation
verändern.
Ein solches Material ist Nitinol, das Größen- oder Formtransformationen
in seinen Austenid- und Martensid-Stadien erlaubt. Demgemäß soll der
Begriff Antriebsmittel 12 nicht nur die hier beschriebenen
Strukturen einschließen,
sondern auch jedwede Wirkungsglieder oder hierin beschriebenen Materialien
und darüber
hinaus jedwede gleich wirkenden Strukturen, jedwede gleich wirkenden
Wirkungsglieder oder gleich wirkende Materialien und aber auch strukturelle Äquivalente,
Wirkungsglieder-Äquivalente
und zwar in Bezug auf jene, die hier beschrieben sind.
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In
entsprechender Weise können
viele Typen von Verriegelungsmitteln 18 in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Die Verriegelungsmittel 18 können die
im Stand der Technik bekannten Verriegelungsmittel einschließen und
sie können
weiterhin im Sinne einer nicht-abschließenden Aufzählung Laschen einschließen, Rillen,
Walzen, Rückhalter, Kerben,
schraubenartige Verriegelungsmittel mit Gewinde, elektromagnetische
Einrichtungen und beschränkt
magnetische Einrichtungen. Demgemäß soll der Begriff Verriegelungsmittel 18 nicht
nur die hierin beschriebenen Strukturen einschließen, sondern
auch jedwede Wirkungsglieder oder hierin beschriebene Materialien
und darüber
hinaus jedwede gleich wirkenden Strukturen, jedwede gleich wirkenden
Wirkungsglieder oder gleich wirkende Materialien oder aber auch
strukturelle Äquivalente,
Wirkungsglieder-Äquivalente
oder Materialien-Äquivalente
und zwar in Bezug auf jene, die hierin beschrieben sind.
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2 beschreibt
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Die Antriebsmittel 12 umfassen eine Antriebsanordnung 26 mit
einem Kolben 28, einer Kolbenstange 30 und einer
Feder 32. Die Kolbenstange 30 leitet durch einen
Zylinder 34, der innerhalb des Kolbens 28 ausgebildet
ist. Die Verriegelungsmittel 18 umfassen eine Verriegelungsanordnung 36,
die wenigstens eine Walze 38 aufweist, wenigstens eine
Walzenarretierung 40 sowie eine ringförmige Nut 42. Die
ringförmige
Nut 42 bildet eine innere ringförmige Fläche innerhalb des Kolbens 28 aus
und hält
den Kolben 28 in einer verriegelten Position, bis die Injektion
stattfindet. Die in 2 veranschaulichte Ausführungsform
zeigt eine Verriegelungsanordnung 36 mit einer Walze 38,
einer Walzenarretierung 40 und einer ringförmigen Nut 42.
Für den
angesprochenen Fachmann versteht es sich, dass nur eine Walze 38 und
nur eine Walzenarretierung 40 ausreichend sind, um den
Zweck der Erfindung auszuführen.
Die Verriegelungsanordnung 36 kann jedoch eine oder mehrere
Walzen 38 und eine oder mehrere Walzenarretierungen 40 aufweisen,
so wie es in 4 gezeigt ist. Die Feder 32 der
Antriebsanordnung 26 ist zwischen dem Kolben 28 und
der Walzenarretierung 40 angeordnet. Wenn die Antriebsanordnung 26 in
ihrer verriegelten Position ist, stößt das proximale Ende 44 der
Feder 32 gegen den Kolben 28 und das distale Ende 46 der
Feder 32 stößt an die
Walzenarretierung 40. Die Kolbenstange 30 ist integral
mit der Walzenarretierung 40 ausgebildet. Die Walzenarretie rung 40 hält die Walze
in der ringförmigen
Nut 42 des Kolbens 28 und gibt sie aus dieser
frei.
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Erfindungsgemäß können jedwede
Arten von Mitteln zum Freigeben 20 verwendet werden, einschließlich solcher
Mittel, die im Stand der Technik bekannt sind und sie können ohne
darauf beschränkt zu
sein, pneumatische Antriebseinheiten, manuelle Antriebseinrichtungen
einschließen
sowie Kabelverbindungen, elektromechanische Einrichtungen sowie Rechnerquellen
oder jedwede Kombinationen davon. Demgemäß soll der Begriff Mittel zum
Freigeben 20 nicht nur die hierin beschriebenen Strukturen
einschließen,
sondern auch jedwede Wirkungsglieder oder hierin beschriebenen Materialien
und darüber hinaus
auch jedwede gleich wirkenden Strukturen, jedwede gleich wirkenden
Wirkungsglieder oder gleich wirkende Materialien und aber auch strukturelle Äquivalente,
Wirkungsglieder-Äquivalente
und zwar in Bezug auf jene, die hier beschrieben sind.
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In
dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel schließen die
Mittel zum Freigeben 20 eine Powereinheit 52 und
wenigstens einen Pfad 50 ein. Wenigstens ein Pfad 50 verbindet
die Powereinheit 52 mit der ersten Komponente 22 lösbar, um
eine Fluidkommunikation zwischen der Powereinheit 52 und der
ersten Komponente 22 herzustellen. Die Kommunikation zwischen
der Powereinheit 52 und der ersten Komponente 22 kann
auch durch mehr als einen Pfad bereitgestellt werden. Die Powereinheit 52 steht in
Kommunikation mit der ersten Komponente 22 und zwar indem
ein Druck auf die Antriebsanordnung 26 aufgebracht wird.
Die Powereinheit 52 kann durch pneumatischen Druck oder
durch hydraulischen Druck oder durch eine Kombination davon angegeben
werden.
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Die 3a und 3b zeigen
eine Powereinheit 52, die mit pneumatischem Druck angetrieben wird.
Die pneumatische Powereinheit 52 moduliert pneumatische
Energie, die durch die Powereinheit 52 zu dem Pfad 50 geführt wird.
Die pneumatische Druckeinheit 52 umfasst einen Körper 54,
der eine proximale Endbohrung 56 und eine distale Endbohrung 58 aufweist.
Ein Knopf 60 sitzt innerhalb der proximalen Endbohrung 56 auf.
Der Knopf 60 aktiviert die pneumatische Druckeinheit 52,
damit diese Druck in Form von komprimierter Luft ist. Der Knopf 60 ist mittels
einer Knopffeder 62 vorgespannt, und ist durch einen Ring 122 abgedichtet.
In einer Ausführungsform
ist der Knopf 60 hohl und weist ein inneres Ende 66 auf,
sowie einen Kanal 70. Der Kanal 70 verbindet die
Injektoranordnung 10 mit der äußeren Atmosphäre. Der
Kanal 70 dient als eine Auslassanordnung 71, die
weiterhin mehrere Dichtungen 74 aufweist, die durch Lochplatten 72 voneinander
getrennt sind, um Lärm
zu unterdrücken,
der durch die pneumatische Druckeinheit 52 bei der Injektion
der Substanz (in den 3a und 3b nicht
gezeigt) entsteht. Komprimierte Luft wird durch die distale Endbohrung 58 zugeführt. Ein
Einlassventil 76, das durch eine Ventilfeder 78 vorgespannt
wird, kontrolliert die Zielrichtung der komprimierten Luft von der
distalen Endbohrung 58. Ein Dichtungselement 80 sitzt
zwischen dem inneren Ende 66 des Knopfes 60 und dem
Einlassventil 76 auf, und bewegt sich mit dem Einlassventil 76 bei
einer Kompression der Knopffeder 62 oder bei einer Freigabe
der Ventilfeder 78.
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In
einer in 4 gezeigten Ausführungsform kommuniziert
die pneumatische Powereinheit 52 mit der ersten Komponente 22 durch
den Pfad 50 und den Pfad 51. Der Pfad 50 führt Druck
zu einer Kavität A
nahe der Kolbenstange 30. Das Einlassventil 76 kontrolliert
die Zufuhr von komprimierter Luft zu dem Pfad 50. Der Pfad 51 führt Druck
zu einer Kavität
B nahe des Kolbens 28. Die Unterschiede zwischen diesen
beiden Pfaden und die Funktion von Pfad 50 sowie von Pfad 51 sind
nachstehend detaillierter beschrieben.
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4 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist die erste Komponente 22,
die eine Dosierungseinheit 82 aufweist und zwar zum Einstellen
der Förderung einer
vorbestimmten Menge an Substanz 14 (1). Ein
Führungszylinder 84,
der innerhalb der Dosierungseinheit 82 aufsitzt, schließt einen
Separator 86 ein, der gegen die Walze 38, einen
Schlüssel 87 und eine
Bohrung 88 anstößt. In einer
Ausführungsform ist
die Bohrung 88 eine gewindete Bohrung. Der Separator 86 schließt wenigstens
ein radiales Loch oder Tasche (nicht gezeigt) ein, das/die einen
Radius aufweist, der von hinreichender Größe ist, um es den Walzen 38 zu
erlauben, innerhalb des Separators 86 für eine maximale Rückhaltekapazität aufzusitzen. Ein
Begrenzer 89 steht von dem Separator 86 hervor, um
die Walzen daran zu hindern, aus den radialen Löchern heraus zu fallen. Der
Führungszylinder 84 ist innerhalb
einer zylindrischen Wand 90 der Injektoranordnung 10 beweglich.
Eine Verstellschraube 92 ist passgenau in der Bohrung 88 angeordnet,
um den Führungszylinder 84 innerhalb
der zylindrischen Wand 90 zu rotieren. In einer Ausführungsform
stellt der Schlüssel 87 sicher,
dass der Führungszylinder 84 sich
lediglich axial im Verhältnis
zur zylindrischen Wand 90 bewegt, wenn die Stellschraube 92 rotiert wird.
Eine Buchse 94, die an dem rückwärtigen Ende 96 der
Injektoranordnung 10 angeordnet ist, verhindert eine axiale
Bewegung der Stellschraube 92. Die Buchse 94 führt die
Stellschraube 92, um die Position des Separators 86 einzustellen
und in dieser Folge die Menge der Substanz 14, die an das
Objekt 16 abgegeben werden soll.
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Einfassungen
dichten die Injektoranordnung 10 an vorgegebenen Stellen
ab, um lecke Stellen der zur Druckerzeugung verwendeten Substanz 14 oder des
entsprechend verwendeten Fluids oder Gas wie in 4 durch
die Einfassungen 120, 122, 124 und 126 gezeigt,
zu verhindern. In einer Ausführungsform bestehen
die Ringe 120, 122, 124 und 126 aus
einem polymerischen Material. In einer anderen Ausführungsform
stellen die Ringe 120, 122, 124 und 126 hermetische
Abdichtungen bereit.
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Die 4 und 5 veranschaulichen
ein weiteres Detail der Erfindung. Man sieht eine Schutzkappe 98,
die nahe dem vorderen Ende 97 der Injektoranordnung 10 angeordnet
ist. Unter Verwendung konventioneller Techniken kann die Schutzkappe 98 lösbar an
dem vorderen Ende 97 angebracht werden. Solche Techniken
sind beispielsweise Anbringungen, die auf Reibung basieren, Bajonettbefestigungen, Verbindungen
mit einem männlichen
und weiblichen Element und dergleichen. Die gezeigte Schutzkappe weist
eine Drosselscheibe 104 sowie einen Einsatz 106 auf.
Der Einsatz 106 kann so angepasst werden, dass er ein Einsatzreservoir 108 ausbildet.
Der Einsatz 106 weist weiterhin eine distale Einsatzöffnung 110 auf.
Einsatz 106 kann passgenau an Drosselscheibe 104 angepasst
werden, so dass Einsatz 106 eine weitere vorteilhafte Wirkung
bereitstellt, nämlich Schutz
gegen ein Rückspritzen
zu geben. Wie in dieser besonderen, gleichwohl nicht einschränkenden Ausführungsform
gezeigt, ist eine Schutzschicht 112 im Wesentlichen zwischen
der Drosselscheibe 104 und der Injektoröffnung 114 angeordnet
und zwar entweder teilweise oder vollständig. In dieser Konfiguration
tritt die Substanz aus der Injektoröffnung 114 aus durchdringt
die Schutzschicht 112 und dringt durch die Drosselscheibenöffnung 116 und
die distale Einsatzöffnung 110 hindurch,
um auf das Objekt 116 zu drücken. Weitere Ausführungsformen
der Schutzkappe 98 sind in der US-Patentanmeldung Nr. 09/685,499
beschrieben, die am 10. Oktober 2000 eingereicht wurde.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist zu entnehmen, dass die
Antriebsanordnung 26 im Inneren der Injektoranordnung 10 angeordnet
ist und sich entweder in einem Ruhestadium oder in einem aktiven
Stadium befindet. Die Antriebsanordnung 26 befindet sich
in ihrem Ruhestadium, wenn kein Außendruck in der durch Pfeil
X gezeigten Richtung auf die Antriebsanordnung 26 aufgebracht
wird. Im Ruhesta dium kann jedoch eine Kraft in Richtung Y durch
die Antriebsanordnung 26 und die Verriegelungsanordnung 36 erzeugt
werden. Die Antriebsanordnung ist in ihrem aktiven Stadium, wenn
ein Außendruck
in Richtung X auf die Antriebsanordnung 26 aufgebracht wird.
Wenn sich die Antriebsanordnung 26 in ihrem Ruhestadium
befindet, kann sich die Antriebsanordnung 26 entweder in
einer geregelten Position oder in einer unverriegelten Position
befinden.
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Zwei
Ruhestadien und zwei aktive Stadien treten zusammen, um die Substanz 14 in
das Objekt 16 zu injizieren. In dem ersten Ruhestadium
befindet sich die Antriebsanordnung 26 in der Verriegelungsposition
und ist der Federkraft in der Richtung Y ausgesetzt. Die Kraft in
der Richtung Y wird durch die Kompression der Feder 32 zwischen
dem Kolben 38 und der Walzenarretierung 40 erzeugt,
wenn die Antriebsanordnung 26 in der verriegelten Position
ist. Ein erstes aktives Stadium beginnt, wenn der durch die Powereinheit 52 erzeugte
und durch den Pfeil X angedeutete Druck beginnt, die Kavität A nahe
der Kolbenstange 30 zu füllen. Die in Richtung Y wirkende
Kraft wird während
des zweiten Ruhestadiums freigesetzt, was passiert, wenn der Druck
in der Richtung des Pfeils X einen vorgegebenen Wert erreicht. Im
zweiten Ruhestadium wirken keine Drücke auf die Antriebsanordnung 26.
Ein zweites aktives Stadium beginnt, wenn der durch die pneumatische
Druckeinheit 52 erzeugte und in Richtung R wirkende Druck beginnt,
die Kavität
B nahe des Kolbens 28 zu füllen. Die in Richtung Z wirkende
Kraft wird abgebaut, wenn die Antriebsanordnung in das zweite aktive Stadium
eintritt. Sobald der durch den Pfeil R angegebene Druck einen vorgegebenen
Wert erreicht, der erforderlich ist, um während des zweiten aktiven Stadiums
die in Richtung Z wirkende Kraft zu überwinden, kehrt die Antriebsanordnung 26 in
das erste Ruhestadium zurück
und zwar in eine geregelte Position. Der „vorgegebene Druckwert" wird definiert als der
Wert von Druck, der ausreichend ist, um die durch die Pfeile Y und
Z angegebenen und durch die Feder 32 erzeugten Kräfte zu überwinden.
In einer Ausführungsform
ist der vorgegebene Druckwert gleichwertig zu etwa 70% des Arbeitsdruckes
des komprimierten Gases.
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In 2 befindet
sich die Antriebsanordnung 26 in ihrer verriegelten Position
und zwar in dem ersten Ruhestadium. Wenn sich die Antriebsanordnung 26 in
ihrer verriegelten Position befindet, sitzt die Walze 38 in
einer ringförmigen
Nut 42 auf dem Kolben 28 auf. Das Aufsitzen der
Walze 38 in der ringförmigen
Nut 42 hält
den Kolben 28 trotz der Verdrehungskraft der Feder 32 davon
ab, sich in die durch den Pfeil M angegebene Richtung zu bewegen.
Die Antriebsanordnung 26 verbleibt in dieser verriegelten Position
des ersten Ruhestadiums und zwar so lange, bis sich der durch den
Pfeil X angedeutete, durch die Powereinheit 52 erzeugte
und über
den Pfad 50 zugeführte
Druck auf den vorgegebenen Wert gegen den Kolben 30 in
der Kavität
A während
des ersten aktiven Stadiums aufbaut. Dies passiert wie in den 3a und 4 veranschaulicht,
wenn der Anwender den Knopf 60 der pneumatischen Druckeinheit 52 drückt. Wenn
der Knopf 60 zusammengedrückt ist, stößt das innere Ende 66 gegen
das Abdichtelement 80 und das Einlassventil 76,
was dazu führt,
dass der Kanal 70 geschlossen wird und der Pfad 50 von
der distalen Endbohrung 58 geöffnet wird und komprimierte
Luft zu der Kavität
A gelassen wird. 2 zeigt, dass dann, wenn der
vorgegebene Druckwert wie durch den Pfeil X angedeutet, gegen die
Kolbenstange 30 aufgebaut ist, die Walzenarretierung 40 gegen
die Feder 32 in die Richtung M drückt. Dies führt dazu, dass die Walze 38 hin
zu der Mittelachse der Injektoranordnung 10 rollt und zwar
hinter die Walzenarretierung 40 und dadurch den Kolben 28 zwingt,
sich auch in die Richtung M unter dem durch den Pfeil X angedeuteten
und durch die Powereinheit 52 erzeugten Druck sowie die
durch die Feder 32 erzeugte und durch den Pfeil Z angedeutete
Kraft zu bewegen. Die Bewegung des Kolbens 28 in die Richtung
M zwingt die Substanz 14 durch und aus der Injektionskammer
hinaus und in das Objekt 16 hinein.
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Wie
in den 3b und 4 gezeigt,
kehrt der Knopf 60 in seine ursprüngliche freigegebene Position
unter der Kraft der Knopffeder 62 zurück, wenn die Injektion vollständig durchgeführt ist.
Unter der Wirkung der Ventilfeder 48 schließt sich
das Einlassventil 76 und unterbricht die Zufuhr von komprimierter Luft
in die Kavität
A. Daraufhin öffnet
sich das innere Ende 66 hin zum Pfad 50 und verbindet
die Kavität
A und den Kanal 70, um die komprimierte Luft in die Atmosphäre ausströmen zu lassen.
Luft aus der Kavität A
und dem Kanal 70 treten in die Außenatmosphäre aus, indem sie durch mehrere
Dichtungen 74 und die Lochplatte 72 strömt. Folglich
wird der durch die Injektion sowie durch das Austreten der komprimierten Luft
verursachte Lärm
unterdrückt.
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Wie
in 2 gezeigt befindet sich die Antriebsanordnung 26 in
ihrer unverriegelten Position und tritt in das zweite Ruhestadium
ein, sobald der Kolben den größten Abstand
in der M-Richtung erreicht. In diesem Punkt wirkt kein Druck oder
Kraft auf die Antriebsanordnung 26 ein. Die Antriebsanordnung 26 verbleibt
in dem zweiten Ruhestadium bis die Powereinheit 52 den
durch den Pfeil R angegebenen vorgegebenen Druckwert zuführt. Da
die komprimierte Luft aus dem Kanal 70 austritt, hindern
Einlassventil 76 und Dichtungselement 80 neue
komprimierte Luft, die durch die distale Endbohrung 58 zugeführt wird,
durch den Pfad 50 in die Kavität A zu strömen. Aus diesem Grunde wird
die komprimierte Luft durch den Pfad 51 zu der Kavität B umgelenkt. Während sich
der durch den Pfeil R angezeigte Druck im Verlauf des zweiten aktiven
Stadiums gegen den Kolben 28 in der Kavität B aufbaut,
nähert sich
der Kolben 28 der Feder 32. Wenn ein vorgegebener
Druckwert wie durch den Pfeil R angedeutet sich gegen den Kolben 28 aufbaut,
stößt die Feder 32 die
Walzenarretierung 40 in die Richtung N hin zu der Walze 38.
Folglich stößt die Walzenarretierung 40 die Walze
weg von der Mittelachse, um die Walze 38 in der ringförmigen Nut 42 des
Kolbens 28 zu sichern. An diesem Punkt kehrt die Antriebsanordnung 26 in ihre
verriegelte Position des ersten Ruhestadiums zurück.
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In
einem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel
wird Vakuum in der Injektionskammer 11 erzeugt und zwar
wenn die Antriebsanordnung sich in die Bewegung N bewegt. Das Vakuum
saugt Substanz 14 aus einem Gefäß 102 in die Injektionskammer 11,
um die Injektionsanordnung 10 für eine weitere Injektion vorzubereiten.
Dieser Mechanismus bzw. die entsprechende Apparatur sind näher in der US-Patentanmeldung
Nr. 09/685,633 beschrieben, die am 10. Oktober 2000 eingereicht
wurde.
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In
einer noch weiteren und in 3 veranschaulichten
Ausführungsform
der Erfindung kann die Dosierungsmenge der Substanz 14 eingestellt werden
und zwar durch Drehung der Buchse 94 sowie der Stellschraube 92.
Das Drehen der Stellschraube 92 verschiebt den Separator 86 entlang
einer horizontalen Achse. Ein Verschieben des Separators 86 kann
die Größe der Injektionskammer 11 entweder
vergrößern oder
verkleinern und zwar indem die Bewegungslänge des Kolbens 28 verändert wird.
Beispielsweise kann die Drehung der Buchse im Uhrzeigersinn den
Separator dazu zwingen, sich hin zu dem vorderen Ende 97 der
Injektoranordnung 10 zu bewegen, wodurch die Größe der Injektionskammer 11 verringert
wird. Umgekehrt zwingt eine Drehung der Buchse gegen den Uhrzeigersinn
den Separator 86, sich hin zu dem rückwärtigen Ende 96 der
Injektionsanordnung 10 zu bewegen, wodurch die Größe der Injektionskammer 11 vergrößert wird.
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Es
liegt auf der Hand, dass sich das Vorstehende lediglich auf eine
begrenzte Anzahl und aus Veranschaulichungsgründen gebildete Ausführungsbeispiele
bezieht. Der Schutzumfang der Erfindung wird durch die beiliegenden
Ansprüche
definiert, so dass mögliche
Modifikationen der vorstehenden Ausführungsformen nicht aus dem
Schutzbereich der Ansprüche
heraus fallen.