-
Technisches
Gebiet
-
Ein
Autoinjektionsgerät
für austauschbare Behälter in
der Art einer Spritze, umfassend einen Zylinder mit axial annähernd konstantem
Querschnitt, einer Öffnung
an der Vorderseite mit einer oder für eine Injektionsnadel und
mit mindestens einem bewegbaren rückseitigen Kolben, gewünschtenfalls
mit einem damit verbundenen Stößel, eingesetzt in
den Zylinder für
die Verschiebung eines Behälterinhalts
entsprechend der Definition in Anspruch 1.
-
Hintergrund
-
Autoinjektionsgeräte sind
dazu bestimmt, Injektionsverfahren gegenüber dem Gebrauch üblicher manuell
bedienter Spritzen zu erleichtern und ein gutes Injektionsergebnis,
das in hohem Maße
unabhängig
von den Arbeitsbedingungen ist, sicherzustellen. Autoinjektionsgeräte werden
typischerweise, manchmal in Notsituationen, in einer Umgebung außerhalb des
Krankenhauses durch nicht professionelles Personal wie nicht ausgebildete
Assistenten oder durch die Patienten selbst angewandt, wobei diese
Anwendergruppen Kranke, Behinderte, Senioren und Kinder umfassen.
Die Autoinjektionsgeräte
sehen mindestens einen automatischen Injektionsschritt vor, bei
dem gespeicherte Energie, zum Beispiel durch eine gespannte Feder,
durch eine Auslösevorrichtung
ausgelöst
wird, die auf einen Spritzenkolben oder Stößel einwirkt, um den Inhalt
der Spritze auszustoßen.
Häufig
sehen Autoinjektionsgeräte
auch einen automatischen Penetrationsschritt vor, bei dem die gespeicherte
Energie für
die Vorwärtsbewegung der
Spritze von einer hinteren Position, in der die Nadel verborgen
ist, zu einer vorderen Positionen, bei der die Nadel wenigstens
teilweise exponiert ist, sorgt, wodurch der Patient von der manchmal
mit Angst verbundenen Aufgabe befreit wird, die Nadel durch die
Haut stechen und immer die korrekte Eindringtiefe zu erreichen,
sobald das Vorderteil des Autoinjektionsgerätes an die Haut angelegt ist.
Autopenetration und Autoinjektion können gleichzeitig stattfinden,
d. h. bei einfachen Geräten
oder für
den Fall, dass absichtlich eine über
die normale Tiefe hinausgehende Injektion angestrebt wird. Normalerweise
wird angestrebt, die Injektion insoweit zu begrenzen, bis die Nadel
in Bezug auf ihre Lage ihr Ziel erreicht hat oder ihm nahe gekommen
ist. Dieses Ziel versuchen noch einige Injektionsgeräte dadurch
zu erreichen, dass sie auf Spritzenkolben oder Stößel nur
ein einziges Kraftsystem zur Anwendung bringen, welches beide Zwecke
erfüllt,
nämlich
die nacheinander ablaufenden Vorgänge der Überwindung des Widerstands
der normalen Nadelpenetration und der Überwindung des Widerstands
der Flüssigkeit bei
der Ejektion.
-
Und
doch können
der Druck, die Trägheit
der Vorwärtsbewegung
und die Reibung nicht verhindern, dass während der Penetration wenigstens
eine gewisse Undichtigkeit auftritt, aber vor allem, dass die Injektionen
vollständig
fehlschlägt,
weil das Präparat
auf die Haut oder in unzureichender Tiefe entleert wird, wenn die
Penetrationsbewegung verhindert oder blockiert wird. Besser entwickelte
Injektionsgeräte
wenden die Penetrationskraft mittels eines einfachen oder doppelten
Antriebssystems an welches direkt oder indirekt auf den Zylinder
der Spritze wirkt und einen gewissen Kontrollmechanismus erfordert,
der die Anwendung der Injektionskraft während des Großteils der
Penetrationsphase blockiert und die Injektionskraft erst dann freigibt,
wenn die Penetration korrekt erfolgt ist. Autoinjektionsgeräte können auch
einen Schritt für
das automatische Zurückziehen
der Nadel vorsehen, bei welcher Energie während des Penetrationsvorgangs
typischerweise in einer schwächeren
und in Gegenrichtung wirkenden Feder gespeichert ist, die die Spritze
in das Injektionsgerät
zurückschiebt,
wenn die Injektion beendet ist, um dem Anwender die Mühe und das
Risiko abzunehmen, diese zurückzuziehen,
und um ihm die Beendigung der Verfahrensschritte anzuzeigen und unabsichtlichen
Nadelstiche nach dem Gebrauch zu vermeiden. Diese Funktion kann
wiederum einen Kontrollmechanismus erfordern, der die in Gegenrichtung
wirkende Feder nur nach abgeschlossener Injektion aktiviert, was
normalerweise dadurch erreicht wird, dass man die Penetrations-
und Injektionskräfte
dann, wenn Kolben oder Stößel sich
in bestimmter extremer vorderer Position befinden, von der Spritze
trennt und dadurch die rückwärts gerichtete
Feder aktiviert. Die meisten bekannten Autoinjektionsgeräte sind
für den
Gebrauch mit einem einzigen Spritzentyp oder sogar einem einzigen
speziell angepassten spritzenartigen Behälter konstruiert, um die verschiedenen
Toleranzen betreffend Dimension, Größe und aufzuwendende Kräfte einhalten
zu können
und diese Erfordernisse werden umso auffälliger, wenn mehrere der oben
erwähnten
verbesserten Vorrichtungen in das Injektionsgerät integriert sind.
-
Es
besteht also ein Bedarf an Autoinjektionsgeräten, die in der Lage sind mit
einer Vielzahl von Spritzengrößen, Füllmengen,
Viskositäten
der Präparate,
Alterungseigenschaften, Temperaturbedingungen, Nadeln und Fließcharakteristika
arbeiten können.
Ein Hersteller für
eine breite Palette von Präparaten
wird ein Gerät
benötigen
das für
viele Behältertypen
und Dosierungen brauchbar ist. Insbesondere für billige Präparate lohnt
sich die Entwicklung eines individuellen Gerätes oder eigener Spritzenbehälter nicht,
welche überdies
einen billigen standardisierten und auf dem Markt erhältlichen
Spritzentyp mit jeweils ausgewählt
kleinster Größe für jede Dosierung
erfordern.
-
Patienten,
denen mehrere Arzneimittel verschrieben worden sind, können davon
profitieren, wenn eine Vielzahl von Geräten durch ein einzelnes universelles
ersetzt wird. Hersteller von Injektionsgeräten können einen breiteren Markt
für Ihre
Autoinjektionsgeräte
finden, wenn diese mit verschiedenen Behältern kompatibel sind.
-
Die
oben beschriebenen Gegenstände
treffen auf eine Reihe von Problemen. Abwandlungen der Größe erfordern
zunächst
eine Spritzenbefestigung oder Halterung, die nicht nur in der Lage
ist, die verschiedenen Behälterbewegungen
mit kleinen lateralen Abweichungen zu erleichtern und zu führen, sondern,
im Hinblick auf die Vorderseite des Injektionsgerätes als
auch auf den Mechanismus des Injektionsgerätes, auch korrekte Start und
Endpositionen zu sichern.
-
Abwandlungen
in der Länge
oder des Füllungsgrades
bedeuten Unterschiede in den Startpositionen für die Penetration und die Injektion,
welche entweder ein kompliziertes Gerät mit einstellbaren Startpositionen
oder lange und im schlimmsten Fall tote Laufwege für den Mechanismus
bedeuten, welche starke und potenziell schädliche Krafteinwirkung oder
schmerzvolle Injektionsabfolgen bewirken. Die Erfordernis für die Kräfte sind
in hohem Maße
variabel. Unterschiede im Durchmesser z. B. bedeuten Abweichungen
in der Injektionskraft, die. selbst bei ähnlichem hydraulischem Fließdruck,
auf Oberflächenunterschieden
im Querschnitt des Kolbens und Unterschieden in der Reibung der
Kolbenwandungen beruhen. Eine weitere Ausweitung der Krafterfordernisse
wird verursacht durch Unterschiede in der Fließcharakteristik, wie Widerstand
und Hindernisse in der Spritzenöffnung, Nadellängen oder
-durchmesser, ebenso wie durch das aufnehmende Gewebe und Unterschiede
in der Reibung mit der der Kolbenwandung, selbst bei konstantem
Durchmesser, bedingt durch Herstellungstoleranzen und durch Alterung,
welche typischerweise zu erhöhter
Friktion wegen zunehmenden Mangels an Schmierstoff auf der Kontaktfläche zwischen
Kolben und Wandung führen.
Es ist auch gut bekannt, dass das Initialbewegung des Kolbens eine
viel höhere
Anfangskraft (break-loose force) erfordert, bei dessen fortgesetzte Bewegung.
Im Falle von sehr wertvollen und teuren Präparaten oder wenn es auf den
besonderen Wert einer präzisen
Dosierung ankommt, kann eine noch weiter erhöhte Kraft erwünscht sein,
wenn man den Inhalt vollständig
auspressen will, indem der Kolben den Boden erreicht. Wenn die beweglichen
Teile des Autoinjektionsgeräts
für die
höchste
benötigte
Kraft bemessen wenn alle oben genannten Faktoren zusammenkommen,
neigen Sie dazu, auch für
Kombinationen mit geringeren Erfordernissen außerordentlich stark zu sein
und obendrein grundsätzlich
groß und
plump zu wirken. Bei der Anwendung im Schritt der Penetration können die
Kräfte
kleinere oder schwächere
Glasbehälter
beschädigen
oder zerstören
und einer sicheren Penetration durch Vibration, Schütteln, Pralleffekte
und Rückstoß entgegenwirken.
Beim Injektionsschritt kann extremer Druck den Behälter selbst
beschädigen,
den Kolben deformieren oder die vordere Versiegelung oder Befestigung absprengen
und sehr wahrscheinlich Schmerzen und Hämatome im aufnehmenden Gewebe
verursachen. Wie oben erwähnt
werden alle diese Probleme verschlimmert, wenn die hohen Kräfte mit
Verzögerungseffekten
verbunden sind, die auf einem wesentlichen Leerlauf im Mechanismus
(substantial mechanism dead run) beruhen. Wenn, andererseits Autoinjektionsgeräte mit Mitteln
versehen werden, welche die Kraft auf die Erfordernisse eines jeden
Behältertyps
einstellen, können
diese Probleme zwar reduziert werden, das Resultat sind dann aber
kompliziertere Geräte
und ein zusätzlicher
vom Anwender erwarteter Justierungsschritt, wodurch der Grund für die Nutzung
von Autoinjektionsgeräten,
nämlich grundlegende
Einfachheit, Sicherheit und Geschwindigkeit, zunichte gemacht wird.
-
Schließlich fordern
die vielen Ausführungen von
Behältertypen,
Größen und
Toleranzen erhebliche Kontrollmechanismen um die Autoinjektionsphasen
und ihre Abfolge kontrollieren zu können, weil die Behälter unterschiedliche
Lagen und Bedingungen für
das Umstellen zwischen aktiven und nicht aktiven Einstellungen erfordern.
-
Der
bestehende Stand der Technik scheint nicht viele Hinweise auf die
Lösung
der obigen Probleme zu geben. Infusionspumpen, sind als typische Ausführungen
für die
langsamere Verabreichung im Krankenhaus bewusst ausgestaltet für den Benutzung
von Spritzen verschiedener Größe zum Beispiel bekannt
aus
US 4,652,260 ,
US 4,838,857 ,
US 4,976,696 ,
US 5,034,004 und
US 5,545,140 . die sich alle auf eine
Injektion durch mit Elektromotoren betriebene Geräte beziehen,
bei denen die Geschwindigkeit leicht kontrolliert werden kann. Ähnliche
Infusionspumpen, die mechanische Antriebe unter hydraulischer Geschwindigkeitskontrolle
verwenden, sind bekannt von
US
3,474,787 ,
US 3,605,745 ,
US 4,430,079 ,
US 4,437,859 , WO88/10129 und
GB 1,026,593 , oder weitere
sind unter mechanischer Geschwindigkeitskontrolle bekannt aus
US 3,279,653 und
US 3,886,938 , obwohl diese
Dokumente keine Abwandlungen von Spritzen mit variierender Größe nahelegen.
Es ist allen Infusionspumpensystemen gemeinsam, dass kein Schritt
der Penetration involviert ist und noch weniger ein Schritt der
Autopenetration oder ein Schritt der die Rückstellung der Nadel vorgesehen
ist. Demgemäß sehen
Sie keine Lösungen
in dieser Hinsicht oder in Verbindung mit der Abfolge solcher Schritte
vor. Noch sind irgendwelche Lösungen
im Hinblick auf die obengenannten Kraftprobleme aufzufinden, wegen
der niedrigen Geschwindigkeiten und Fließdrücke, und wegen der allgemeinen
Praxis, eine Infusion mittels manuell oder automatisch mit Vorsicht
am Spritzenstößel angebrachter
Antriebsköpfe
(driver heads) einzuleiten. Ein etwa entstehender Überdruck
steigt so langsam an, dass der Vorgang der Infusion sowohl automatisch als
auch manuell leicht angehalten werden kann, wenn ein Alarmsignal
abgegeben wird.
-
Einige
Vorschläge
für Autoinjektionsgeräte versuchen
den exzessiven Drücken
durch den Einbau mechanischer Dämpfer
in Form von Federn, welche die Belastung verzögern, elastischen Dichtungen usw.
wie durch WO 94/13342, WO 95/04562 und
DE 3,914,818 beispielhaft belegt,
zu begegnen.
-
Diese
Vorschläge
sehen nicht vor, verschiedenartige Spritzen zuzulassen und sind,
was die dramatisch erweiterten Krafterfordernisse der in diesem Zusammenhang
auftretenden Druckverhältnisse
angeht, in keiner Weise zufriedenstellend und auch nicht ausreichend.
Auch die anderen beschriebenen Probleme bleiben ungelöst.
-
Das
WO 95/312235 – Dokument
offenbart ein Autoinjektionsgerät
mit Kolbenstößel, der
zusammen mit Untervorrichtungen verschiedener Größen und auch solchen des Standardtyps
verwendet werden kann. Es wird jedoch keine Lösung allgemeiner Natur gegeben.
Für jeden
Typen ist ein angepasstes medizinisches Modul vorzusehen, und das
Problem, Spritzen von verschiedener Größe in gemeinsamen Trägervorrichtungen
zuzulassen, wird nicht angesprochen und das Verabfolgen von verschiedenen Dosierungen
benötigt
spezielle Abschaltvorrichtungen an der Oberfläche des Moduls. Es werden auch keine
Lösungen
für Vorrichtungen
im Zusammenhang mit der Autopenetrationskraft, die auf den Spritzenkolben
wirken soll, gegeben, außer
für dessen Schaft
und für
eine automatische Nadelrückstellung. Die
beschriebenen Vorrichtungen sind nicht in der Lage, Probleme mit
hohen und variierenden Injektionsdrücken zu lösen.
-
Dem
gemäß verbleibt
ein Bedarf für
Autoinjektionsgeräte,
die besser geeignet sind für
den Gebrauch mit einer großen
Variation von Spritzengrößen und
-typen und mit verbesserter Fähigkeit,
die bezeichneten Probleme zu lösen.
US – A-
5,300,030 offenbart einen Injektor, wie er in der Präambel des Anspruchs
1 definiert ist.
-
Grundlagen der Erfindung
-
Eine
Hauptaufgabe der vorliegende Erfindung ist es, ein Autoinjektionsgerät vorzusehen,
das die oben beschriebenen Probleme vermeidet oder verbessert. Eine
spezifischere Aufgabe ist es, ein Autoinjektionsgerät vorzusehen,
das, wie oben dargelegt, an den Einsatz verschiedener Behälter angepasst
ist. Ein anderes Ziel ist es, ein Autoinjektionsgerät zur Verfügung zu
stellen das seine Funktionen innerhalb eines breiten Bereichs der
erforderlichen Injektionskräfte
erfüllen
kann. Ein weiteres Ziel ist es ein solches Autoinjektionsgerät mit kontrollierter
Injektionsgeschwindigkeit zur Verfügung zu stellen. Ein weitere
Ziel ist es ein Autoinjektionsgerät zur Verfügung zu stellen, das in der
Lage ist die vollständige Entleerung
des Behälters
sicherzustellen. Noch ein weiteres Ziel ist es ein Autoinjektionsgerät zur Verfügung zu
stellen, das bezüglich
der Funktionen Autopenetration und selbsttätige Rückstellung (autoreturn) hoch
kompatibel ist. Noch eine weitere Aufgabe ist es, ein Autoinjektionsgerät anzubieten,
das insofern kompatibel ist, als die Autopenetrationskräfte auf den
Zylinder des Behälters
statt auf dessen Kolben gerichtet sind. Ein weiteres Ziel ist es,
ein Autoinjektionsgerät
zur Verfügung
zu stellen, das in der Lage ist, die Operationsschritte mittels
eines gemeinsamen Kontrollmechanismus aufeinander folgen zu lassen.
Noch ein weiteres Objekt ist es solch ein Autoinjektionsgerät anzubieten,
das vom Anwender außer dem
Laden, Spannen und Auslösen
keine weiteren Aktivitäten
verlangt. Diese Ziele werden mit den Merkmalen, die in anhängenden
Patentansprüchen beschrieben
sind, erreicht.
-
Durch
den Einbau eines Behälterträgers in das
Autoinjektionsgerät,
welcher dazu bestimmt ist, Behälter
verschiedener Weite und/oder Länge
aufzunehmen, ist das Gerät
nutzbar für
einen breiten Bereich von Behältern,
ohne dass ein Austausch von Adaptern oder andere Anpassungsvorgängen vom Anwender
verlangt werden. Die Variabilität
der Länge bedingt
auch die Vielfalt des Füllungsgrads,
speziell in Verbindung mit Behältern
vom Spritzentyp, die einen Stößel aufweisen,
dessen Länge
vom hinteren Ende des Zylinders aus variabel ist. Wenn der Träger dazu
bestimmt ist, Behälter
im Gehäuse
der Vorrichtung so unterzubringen, dass die Ausgangsposition der
Vorderseite aller Behälter
in Bezug auf das Gehäuse
die gleiche ist, wird ein wohldefinierter Penetrationsvorgang mit
gleicher Eindringtiefe erzielt, wiederum, ohne dass vom Anwender
Adaptationsmaßnahmen
verlangt werden, wodurch Autopenetration und Rückstellmaßnahmen im Gerät erleichtert
werden.
-
Dank
der Anwesenheit eines Dämpfungsgliedes
(damper) kann im Sinne der noch weiter zu erklärenden Erfindung, trotz unterschiedlicher
Lagen des rückwärtigen Behälterendes,
selbst ausgehend von Standardstartpositionen, ein einheitlicher
Penetrations- und Injektionsmechanismus verwendet. Das Dämpfungsglied
dient dazu, eine ansonsten destruktive Energie zu absorbieren und
einen breiten Bereich an Kraft für
die Vorrichtung zuzulassen und kann doch so gestaltet werden, dass
kontrollierte und einheitliche Abgabemengen möglich sind. Die so verfügbare Flexibilität macht
diese Merkmale hoch kompatibel mit allen Formen von Autoinjektionsgeräten, die
in der Übersicht
der Einleitung erwähnt
sind, und insbesondere die Kraftanwendung bei empfindlichen Zylinderbehältern ist
beim Penetrationsschritt zulässig.
Die Aufeinanderfolge von Autopenetration und Autoinjektionsschritt
wird durch die jetzt möglichen gemeinsamen
Startpositionen erleichtert und die Auslösung eines Rückstellschrittes
wird wie beschrieben, durch einen gemeinsames Endpunkt des Kolbens
oder durch Ausnutzung einer kraft- statt lageabhängigen Auslösebedingung erleichtert, welche durch
die Charakteristika gedämpfter
Antriebsvorgänge
ermöglicht
wird.
-
Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
detaillierten Beschreibung.
-
Detaillierte
Beschreibung
-
Wenn
keine expliziten gegenteiligen Erklärungen abgegeben sind, bedeuten
die hier gebrauchten Ausdrücke
wie "umfassend ", "eingeschlossen", „aufweisend", „mit" und ähnliche
Terminologien nicht, dass diese ausschließlich auf den angegebenen Ausdruck
beschränkt
sind, sondern sie müssen
so verstanden werden, dass sie auch die Gegenwart weitere Elemente
zulassen und auch Elemente in integraler, unterteilter oder zusammengefasster
Form beinhalten. In ähnlicher
Weise sollen Ausdrücke
wie „verbunden", „befestigt", „angeordnet", „verwendet", „zwischen" und ähnliche
Terminologien nicht so verstanden werden, als bedeuteten sie den
ausschließlichen
direkten Kontakt zwischen den zitierten Elementen, sondern sollen
so verstanden werden, dass sie auch die Gegenwart von einem oder
mehreren Zwischenelementen oder Strukturen zulassen. Dasselbe gilt
für ähnliche
Ausdrücke,
wenn sie für
die Beschreibung von Kräften
oder Vorgängen
benutzt werden.
-
Die
Behälter,
die in dem vorliegenden Autoinjektionsgerät verwendbar sind, sollen in
breiter Auslegung verstanden werden und können grundsätzlich so beschrieben werden,
dass sie ein Rohr mit einem vorderen und hinteren Teil einschließen, welches
eine grundlegende Achse, eine Auslassöffnung für das Präparat, welches typischerweise
eine Flüssigkeit
in ihrem breiten Sinn umfasst, die im vorderen Teil angelegt ist
und wenigstens eine bewegliche Wand aufweisen, die im hinteren Teil
angelegt ist und bei deren Verschiebung das Präparat hin zur Auslassöffnung bewegt
oder durch diese hinausgedrückt
wird. Angaben zur Position und Richtung für beide, sowohl den Behälter, als
auch das Autoinjektionsgerät,
wie z. B. "axial" „vorn" und "hinten" soll im Hinblick auf die oben erwähnten Teile
des Behälters verstanden
werden. Die Form des Rohres und die bewegliche Wand müssen aneinander
angepasst sein. Das Rohr kann einen allgemein konstanten inneren
Querschnitt mit einer ähnlich
konstanten Rohrachse zwischen den vorderen und hinteren Teilen aufweisen,
wodurch sich allgemein ein Zylinder ergibt der am meisten bevorzugt
ist; der kreisförmige Querschnitt
ergibt ein im wesentlichen zylindrisches Rohr. Die bewegliche Wand
ist dann vorzugsweise von permanent gleichmäßiger Form, wenn auch möglicherweise
elastisch, vorzugsweise von der Art eines Kolbens dicht an die innere
Oberfläche
des Rohres angepasst. Am vorderen Ende des Rohres ist eine Nadel,
eine Kanüle
oder einen ähnliches
Gerät zur
Penetration angebracht, und die Erfindung ist vorzugsweise bei Behältern benutzt,
wo die Nadelachse im wesentlichen parallel und ganz besonders bevorzugt
konzentrisch mit der Rohrachse verläuft, wodurch bei der Penetration
und der Injektion die Bewegungen im wesentlichen auch parallel verlaufen.
Innerhalb dieser Grenzen und Bevorzugungen kann für das vorliegende
Autoinjektionsgerät
ein breiter Bereich von Behältern,
wie z. B. Ampullen, Patronen oder Carpullen (carpoules) eingesetzt
werden. Die Behälter
benötigen
keine separaten Stößel, wobei
in diesem Fall der Mechanismus des Autoinjektionsgeräts mehr
oder weniger direkt auf den Kolben des Behälters eingewirkt, obwohl, weil
viele standardisierte Geräte
so ausgestaltet sind und dies den Zugang zum Mechanismus erleichtert,
es oft bevorzugt wird, dass der Behälter einen Kolben in dem Sinne
aufweist, dass ein Teil vom hinteren Ende des Rohres hervorragt,
auf welches der Mechanismus des Autoinjektionsgeräts einwirken
kann, um den Kolben zu bewegen. Das Autoinjektionsgerät kann vorteilhaft mit
Standardbehältertypen,
wie sie z. B. in den DIN und ISO Standards definiert und beispielsweise durch
die „Hypak"-Spritzen bekannt
sind, benutzt werden. Ebenfalls brauchbar sind Doppel- oder Mehrfachkammertypen,
die z. B. für
Präparate
bekannt sind, welche es erfordern, dass zwei oder mehr Komponenten
oder deren Vorläufersubstanzen
vor der Verabreichung gemischt werden. Die Komponenten werden durch
eine oder mehrere Zwischenwände,
von denen verschiedene Macharten bekannt sind, voneinander getrennt,
wobei das Rohr in verschiedene Kammern aufgeteilt wird, die manchmal entlang
der Patronenachse parallel angeordnet aber meistens entlang der
Achse übereinander
angeordnet sind. Die Vereinigung der Komponenten kann stattfinden
durch Zerbrechen oder Durchdringen der Zwischenwände oder durch deren Öffnen mittels
einer Ventilkonstruktion in den Zwischenwänden. Bei einer anderen bekannten
Art ist die Zwischenwand oder sind die Zwischenwände nach Art eines Kolben gestaltet,
wobei zwischen den zwei Kammern eine Fließverbindung hergestellt wird,
in dem man den Kolben in eine Bypass-Sektion bewegt, wo die innere Wand
eine oder mehrere Erweiterungen oder wiederholte umlaufende Rinnen
und Rippen in einer Weise enthält,
die das Umfließen
des Inhalts der hinteren Kammer in die vordere Kammer erlaubt, wenn
die hintere bewegliche Wand verschoben wird. Die Kammern können Gas,
Flüssigkeiten
oder Feststoffe enthalten. Grundsätzlich ist mindestens eine
Flüssigkeit vorhanden.
-
Bei
pharmazeutischen Anwendungen sind in der Regel nur zwei Kammern
vorhanden, von denen die eine typischerweise eine Flüssigkeit
und die andere einen Feststoff enthält; hier wird die letztere beim
Mischvorgang aufgelöst
und so eine Lösung
erstellt. Für
diese Art von Behältern
ist es bevorzugt, dass die Misch- oder Erstellungsschritte bereits
stattgefunden haben, wenn der Behälter in das Autoinjektionsgerät eingebracht
wird.
-
Das
Autoinjektionsgerät
umfasst ein Gehäuse,
das in breitem Sinne hauptsächlich
als Bezugspunkt für
Angaben zur Lage und Richtung anderer Teile und Komponenten dienen
soll. Es ist jedoch bevorzugt, dass das Gehäuse auch tatsächlich wenigstens
die Mechanismen des Geräts
umfasst und hauptsächlich
diejenigen Teile hervortreten lässt,
die für
den Anwender zugänglich
sein sollten, wie z. B. die Kontrollen für die Bestückung, die Auslösevorrichtung
und den Spannhebel. Der Behälter
kann an dem Gehäuse
in der Weise befestigt sein, dass er unbedeckt bleibt, obwohl es
bevorzugt ist, dass das Gehäuse
auch den Behälter
vorzugsweise auch die Nadel, umschließt, bis die Penetration eingeleitet
ist. Das Auswechseln von Behältern
kann durch irgendeine bekannte Vorrichtung zum Abnehmen oder Öffnen erleichtert
werden, wie z. B. mit Gewinde oder Scharnier versehene Teile, obwohl
es eine bevorzugte und praktische Lösung darstellt, eine zu öffnende Klappe
an der Seite im vorderen Teil des Autoinjektionsgerät vorzusehen,
die es erlaubt, ein Behältnis (cartridge)
von der Seite her durch eine im Verhältnis zur Behälterachse
ungefähr
radial verlaufende Bewegung einzubringen.
-
Das
Autoinjektionsgerät
umfasst ferner einen Träger
für den
Behälter,
welcher die doppelte Aufgabe hat, die verschiedenen Behältnisse
aufzunehmen und in einem festgelegten Bezug zum Gehäuse und
zu den Mechanismen festzuhalten und der im Bezug zum Gehäuse zwecks
der Penetration axial zwischen einer hinteren Position und einer
vorderen Position bewegbar ist, wobei die Bewegung zwischen diesen
Positionen für
die Penetration vorgesehen ist. Der Abstand, der zwischen diesen
Positionen zurückgelegt
wird, sollte mindestens der erwünschten
Penetrationstiefe entsprechen, und für den Fall, dass die Nadel
vor dem Penetrationsschritt im Gehäuse verborgen ist, auch der
Abstand, der durch interne Bewegung vor dem Penetrationsschritt die
Nadelspitze zum Vorschein bringt. Der Träger sollte in der Lage sein,
mindestens zwei, vorzugsweise einige Behältertypen von unterschiedlicher
Weite und/oder Länge,
vorzugsweise auch solche mit zuvor erwähnten anderen Unterschieden
aufzunehmen, d. h. der Träger
sollte Vorrichtungen aufweisen, die eine lösbare Verbindung und eine axiale
Verschiebung ohne individuelle Zusatzvorrichtungen oder andere Hilfsmittel
erlauben. Dies kann mittels Verwendung wenigstens eines flexiblen
oder von einer gespannten Feder gesteuerten Glieds erreicht werden,
das dazu dient, den Behälter
radial gegen mindestens eine feste Oberfläche zu drücken, vorzugsweise in Form
einer Einbuchtung, welche die Aufnahme verschiedener Größen erlaubt
und daher zum Beispiel ein axial konstantes V-Profil aufweist. Es
ist auch bevorzugt, dass der Behälter
axial im Träger
gesichert ist und zwar wenigstens gegen Vorwärtsbewegungen, z. B. durch
Verwendung einer Haltefläche
und vorzugsweise so, dass alle Behältertypen in ähnlicher
Weise festgehalten werden, z. B. hinter Fingergriffen die sich am
hinteren Ende des Behälters
befinden, aber vorzugsweise vor dem vorderen Ende des Rohres, wodurch
die oben angeführten
Vorteile erzielt werden.
-
Das
Autoinjektionsgerät
soll mindestens einen Mechanismus für die Autopenetration aufweisen und
einen Injektionsmechanismus und vorzugsweise auch einen Mechanismus
für die
automatische Rückstellung
(autoreturn) enthalten, der weiter unten beschrieben wird. Der Mechanismus
kann, wie in der Einführung
erwähnt,
in bekannten Weise in gestaltet sein, aber aus gegebenen Gründen ist
ein Typ bevorzugt, der die Penetrationskraft statt auf den Kolben oder
den Stößel auf
den Zylinder oder auf den Träger des
Behälters
richtet. Der Autoinjektionsmechanismus umfasst wenigstens einen
Penetrationskopf, der beim Penetrationsschritt auf einen Kontakt
mit dem Zylinder oder Träger
des Behälters
ausgerichtet ist, der möglichst
auch während
des Injektionsschrittes aufrechterhalten wird, und einen Penetrationsantrieb, der
in der Lage ist, zwischen dem Gehäuse und dem Penetrationskopf
eine Kraft zu erzeugen. Der Penetrationskopf kann von größerer Struktur
oder ein Aggregat sein, das für
den Mechanismus des Autoinjektionsgerätes oder das Kontrollsystem
zugänglich
ist. In ähnlicher
Weise umfasst der Mechanismus des Injektionsgerätes wenigstens einen Injektionskopf,
der in der Lage ist, beim Injektionsschritt mit dem Kolben oder
Stößel des
Behälters
einen Kontakt herzustellen und einen Injektionsantrieb, der in der
Lage ist, eine Kraft zwischen dem Gehäuse und dem Injektionskopf,
dem Penetrationskopf und dem Injektionskopf oder dem Träger und
dem Injektionskopf auszuüben. Die
hier gemachte Unterscheidung zwischen Penetrationskopf und Injektionskopf
soll die Anwendung eines gemeinsamen Kopfes der sowohl als Penetrationskopf
als auch als Injektionskopf wirkt, nicht ausschließen; in
diesem Fall sollte der gemeinsame Kopf erst auf den Zylinder oder
Träger
und dann auf den Kolben oder Stößel einwirken.
Es ist jedoch bevorzugt, zumindest teilweise unterschiedliche Kopfstrukturen
einzusetzen, welche unter anderem die Anpassung an ihre jeweiligen
Anforderungen und ihre korrekte Positionierung für alle Behältervariationen erleichtert.
Ein gemeinsamer Kopf kann für
Einzel- oder Doppelkopf-Alternativen eingesetzt werden, was gemäß der Erfindung
möglich
ist und zur einfachsten Konstruktion der Vorrichtung führt. Es
ist bevorzugt, verschiedene Antriebe zu verwenden, weil in diesem Fall
der Antrieb für
die Penetration vorzugsweise erheblich schwächer ausfallen kann, als der
Antrieb für Injektionen,
und die Penetration normalerweise nur wenig Widerstand erzeugt,
und es ermöglicht,
während
eines relativ großen
Penetrationshubs die anfangs erwähnten
Vibrationen und Rückwirkungseffekte
zu vermeiden und trotzdem einen relativ starken Antrieb für den Injektionsschritt
beizubehalten.
-
Ein
Kontrollmechanismus für
die Abfolge der Penetrations- und Injektionsschritte kann eine auslösbare Penetrationssperre
beinhalten, die dort angebracht ist, um den Penetrationskopf in
Bezug auf das Gehäuse
zu fixieren, sowie eine auslösbare Sperre
für den
Injektionskopf, um diesen entweder in Bezug auf das Gehäuse zu fixieren,
was einen vollständig
unabhängigen
Injektionsstart ermöglicht, oder
ihn vorzugsweise in Bezug auf den Penetrationskopf oder den Träger zu fixieren,
welcher, den Injektionskopf und vorzugsweise auch den Injektionsantrieb
eingeschlossen, ein Aggregat von Teilen vorsieht, das während der
Penetration vorwärts
bewegt werden soll, um dabei den Leerlauf (dead run) für letzteres
zu begrenzen und an das Ende des Behälters, gemäß der Abtastung (sensing) durch
den Penetrationskopf, anzupassen.
-
Die
Sperren sind so angebracht, dass sie die Köpfe in der vorbestimmten, rückwärtigen,
gespannten Position halten, bis zu der es möglich sein sollte, die Köpfe durch
einen von außen
zugänglichen Handgriff
oder einen ähnlichen
Kontrollmechanismus zu bewegen. Es ist bevorzugt, dass in gespanntem Zustand
(cocked positions) ein Zwischenraum zwischen dem Penetrationskopf
und dem Zylinder oder Träger
und ein solcher zwischen dem Injektionskopf und dem Kolben, beziehungsweise
Stößel besteht, wodurch
Behälter
verschiedener Länge
und Füllungsgrade
eingesetzt werden können.
Wenn der Injektionskopf in Bezug auf den Penetrationskopf gesperrt
ist, ist es in ähnlicher
Weise bevorzugt, dass zwischen dem Injektionskopf und dem Kolben
oder Stößel nach
dem Penetrationsstich und vor der Injektion ein Zwischenraum bestehen
bleibt.
-
Das
Kontrollsystem schließt
vorzugsweise einen von außen
zugänglichen
handauslösbaren
Mechanismus vor, der wenigstens dazu geeignet ist die Sperre für die Penetration
zu lösen.
Das Lösen
der Injektionssperre kann gleichzeitig mit derjenigen der Penetration
erfolgen, speziell wenn der Injektionsstich über eine noch zu erklärende Geschwindigkeitskontrolle
verspätet
erfolgt, aber es ist sicherer und bevorzugt, die Sperre am Ende
oder gegen Ende des Penetrationsstichs zu lösen entweder in dem man am
Ende des Penetrationstichs eine verstärkte Kraft anwendet, die durch
den Penetrationskopf ermittelt (sensed) wird, welches die für jeden
Behälter am
besten angepasste Freigabe ermöglicht,
oder eine spezifische Stelle am Gehäuse, welche die insgesamt einfachste
Lösung
anbietet. Wenn die lösbare
Injektionssperre direkt oder indirekt zwischen dem Injektionskopf
und dem Penetrationskopf oder Träger verbunden
ist kann dies ausgeführt
werden indem man am Gehäuse
eine Konstruktion vorsieht, welche die Injektionssperre an einer
vorbestimmten, für
die axialen Injektion geeigneten Position für die Penetration löst. Dies
ist sowohl beim Gebrauch getrennter Antriebsmechanismen für Penetration
und Injektion, als auch beim Gebrauch eines einfachen Antriebs möglich falls
dieser auf den Injektionskopf einwirkt.
-
Wie
bereits angedeutet, ist es bevorzugt, dass das Autoinjektionsgerät auch einen
selbsttätigen
Rückstellmechanismus
(autoreturn mechanism) Autoinjektionsgerät angebracht ist, der so wirkt,
dass zwischen Gehäuse
und Zylinderbehälter
oder Träger eine
Kraft zur Bewegung in die rückwärtige Position angewandt
werden kann. Dies kann in an sich bekannter Weise geschehen, indem
man der rückwärts gerichteten
Antriebskraft beispielsweise durch eine Gegenfeder einen konstanten
Rückwärtsimpuls
vermittelt, wobei die angewandte rückwärts gerichtete Kraft schwächer ist,
als diejenige, die für
die Penetration vorgesehen ist. Das Kontrollsystem kann dann einen
Mechanismus umfassen, der die selbsttätige Rückstellung ermöglicht und
dabei den Behälter
und Träger
von der Autoinjektions- und
-penetrationkraft löst,
wodurch dem Behälter
die rückwärts gerichtete Bewegung
ermöglicht
wird. Die Penetration und Injektionsmechanismen sollten eine ungehinderte Rückwärtsbewegung
erlauben, in dem sie zum Beispiel seitlich versetzt werden oder
Einbuchtungen besitzen, welche die hinteren Teile des Behälters aufnehmen
können.
Im einfachsten Falle schließt
der die Rückstellung
ermöglichende
Mechanismus eine Auslösevorrichtung
ein, welche durch ihre Anordnung mittels einer vorbestimmten axialen
Lage in Bezug auf den vorderen Teil des Behälters die Aufgabe hat, die
Verbindung zu lösen.
Alternativ und bevorzugt sollte der die Rückstellung ermöglichende
Mechanismus so gestaltet sein, dass er durch die erhöhte Kraft ausgelöst wird,
welche vom Kolben ausgeht wenn er beim Erreichen des Behälterbodens
gestoppt wird, was ein sicheres und vollständiges Entleeren und Auspressen
des Behälterinhalts
bedingt und im übrigen
in hohem Maße
unabhängig
vom Behältertyp
ist. Bei einer Ausführung
wird dies dadurch erreicht, dass der Autoinjektionsmechanismus einen
Injektionsförderer
umfasst, dass der Injektionsantrieb zwischen dem Injektionskopf
und dem Injektionsförderer
aktiv ist, dass der Injektionskopf mit dem Penetrationskopf mittels
dem Injektionsförderer
verbunden ist, dass der Injektionsförderer im Hinblick den Penetrationskopf
axial beweglich ist, dass eine Gegenkraft, welche schwächer ist
als die Kraft des Injektionsantriebs zwischen dem Injektionsförderer und
dem Penetrationskopf angeordnet ist und dass der automatischen Rückstellungsmechanismus
einen Auslösemechanismus
beinhaltet der auf eine Relativbewegung zwischen dem Injektionsförderer und
dem der Injektionskopf reagiert. Gewünschtenfalls kann die durch
die Kraft verursachte Auslösung
nur kurze Zeit vor der Beendigung der Injektion aktiviert werden
und darf während
des Hauptteils der Bewegung des Injektionskopfes auch bei außergewöhnlichem
Kraftzuwachs, z. B. aufgrund von blockiertem Durchfluss oder einer
Fehlfunktion des Zylinders nicht aktiviert sein.
-
Die
verschiedenen beschriebenen Antriebe können gespeicherte Energie in
jeder bekannten Form, wie zum Beispiel Elektrizität, Gasdruck
oder Gasdruckabnahme, oder bevorzugt mechanische Kraft, letztere
vorzugsweise in Form von elastischen Vorrichtungen, wie zum Beispiel
Federn, nutzen. Die gespeicherte Energie kann an die angewandte
Kraft mittels entsprechender konventioneller Übertragungsmöglichkeiten
weitergegeben werden wie zum Beispiel elektromechanische Mittel,
wie Elektromotoren oder Spulen, hydraulische oder pneumatische usw.
Systeme, aber vorzugsweise werden mechanische Federn eingesetzt.
-
Gemäß der Erfindung
sollte wenigstens ein Dämpfer
anwesend sein, welcher in der Lage sein soll Arbeit, also Energieformen
im Sinne von „Kraft mal
Weg", zu absorbieren.
Der Dämpfer
kann die Energie hauptsächlich
reversibel in elastischer Weise absorbieren, wobei für diesen
Zweck gut bekannte Komponenten zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel
der elastomeres Material wie z. B. Gummi oder mechanische Federn.
Für einige
Zwecke ist es bevorzugt, nicht elastische Dämpfertypen zu nutzen, das sind
solche, welche die Energie hauptsächlich unter Wärmeentwicklung
irreversibel absorbieren, wobei entweder permanent deformierbares
Material benutzt wird. Für
wiederholten Gebrauch sind Reibungsdämper (viscous damper) von der
Art bevorzugt, die, während
die Verschiebung ihrer Teile stattfindet, eine Flüssigkeit
oder ein Gas, vorzugsweise eine Flüssigkeit, einen engen Durchfluss
oder eng anliegende (shear) Oberflächen passieren lassen. Reibungsdämpfer oder
Pralltöpfe
sind bekannte Komponenten und können
verschiedenste Formen aufweisen, wie z. B. axiale, wie bei den Kolben/Zylindertypen,
in denen die Flüssigkeit
Stellen in oder um den Kolben oder eine kontrollierte Umwegleitung passieren
muss, oder rotierende z.B. Rotationsdämpfer, bei denen sich Impeller
in einer Flüssigkeit unter
Erzeugung von Scherkräften
bewegen. Obwohl einige der obigen genannten Dämpfer, zum Beispiel elastisch
oder plastisch deformierbare Materialien, in der Lage sind, Energie
in mehr als einer Richtung zu absorbieren, ist es für die vorliegenden
Zwecke generell ausreichend, dass der Dämpfer die Energie in einer
Richtung absorbieren kann.
-
Es
kann auch eine Umformung erforderlich sein, zum Beispiel, um eine
lineare Bewegung in einem Autoinjektionsgerät in die zirkulierende Bewegung
rotierender Reibungsdämpfer
umzuwandeln, um die Raum sparende Rückführung des Dämpfers in seine Ursprungsposition
zu ermöglichen,
oder eine die Kraft regulierende Modifikation des Auslösehebels
zu bewerkstelligen. Grundsätzlich
ist es bevorzugt, den Dämpfer
parallel zu der linearen Bewegung die gedämpft werden soll, zu arrangieren.
Grundsätzlich
können
Reibungsdämpfer
in ihrer einfachsten Ausführungsart
vorzugsweise so gestaltet werden, dass sie nur in einer Richtung,
vorzugsweise in Injektions- oder Penetrationsrichtung, aber nicht
in Gegenrichtung aktiv sind, um zum Beispiel ungehindertes Auslösen der
Vorrichtung zu ermöglichen,
was z. B. in allgemein bekannter Weise durch Vorsehen einer lösbaren Verbindung
des Dämpfers
oder bevorzugt durch die Verminderung des Flusses nach dem Prinzip
des Einwegventils erreicht wird.
-
Der
Dämpfer
kann zur Absorption der Energie der Autopenetrationsbewegung eingerichtet
werden, wobei der Dämpfer
unter einem Druck aktiv werden sollte, der schwächer ist als die Kraft, die
durch den Autopenetrationsantrieb erzeugt wird, aber vorzugsweise
stärker,
als die Kraft die vom Rückstellmechanismus
erzeugt wird, wenn ein solcher vorhanden ist. Daraus folgt, dass,
obwohl beispielsweise eine Gegenfeder zur Rückstellung in einem automatischen
Rückstellmechanismus
als Dämpfer
wirken kann, der Dämpfer
für den
hier angestrebten Zweck davon getrennt und zusätzlich anwesend ist. Vorzugsweise
ist der Dämpfer
dafür eingerichtet,
die Energie der Krafteinwirkung zwischen dem Autopenetrationskopf
und dem Zylinder oder Träger
zu absorbieren, wobei eine solche Krafteinwirkung an vorderster
Stelle der Vorwärtsbewegung
zum Zweck der Penetration dann auftreten kann, wenn das Aggregat Zylinder/Träger zum
Halten kommt, und oft auch beim Beginn der Penetrationsbewegung,
wenn der Penetrationskopf gegen den Zylinder oder den Träger schlägt. Der
Dämpfer
kann an oder auf dem Zylinder oder Träger angebracht werden, aber
es ist bevorzugt, den Dämpfer
in den Autopenetrationsmechanismus irgendwo zwischen dem Gehäuse und der
Vorderseite des Penetrationskopfes einzuschließen. Der Penetrationskopf zugunsten
grundsätzlicher
Einfachheit als solches vollständig
oder teilweise rückfedernd
gestaltet werden, aber es ist bevorzugt, den Kopf in mindestens
zwei Teile aufzuteilen und den Dämpfer
zwischen diesen anzuordnen um eine bestmögliche Kontrolle zu erzielen.
-
Es
ist weiterhin bevorzugt die Bewegung beim Tätigwerden (yield) des Dämpfers zur
Bestätigung
des Abschlusses der Penetrationsbewegung auszunützen z. B. um die Autoinjektionsphase
einzuleiten. Es ist grundsätzlich
bevorzugt, dass das Eindringen der Nadel rasch erfolgt, weil dies
das Schmerzgefühl
begrenzt und eine Verlängerung
dieses Vorgangs keine Vorteile mit sich bringt. Dementsprechend
ist es grundsätzlich
bevorzugt, den Dämpfer
nur teilweise, vorzugsweise nur über
einen kleineren Teil der Autopenetrationsbewegung, wirksam werden
zu lassen, vorzugsweise in deren letztem Teil, möglicherweise aber auch anfangs,
während man
den größten Teil
der Bewegung ansonsten ungedämpft
ablaufen lässt.
Da das Eindringen der Nadel normalerweise nur wenig Krafteinwirkung
erfordert, die überdies
ziemlich unabhängig
von der Art der Spritze ist, sind die Bedürfnisse für eine Dämpfung nur gering und können manchmal
vollständig
ignoriert werden, wenn die Kraft des Autopenetrationsmechanismus
nur am Penetrationszweck ausgerichtet werden soll, was speziell
dann der Fall ist, wenn dieser Antrieb unabhängig vom Antriebssystem des Autoinjektionsmechanismus
ist.
-
Ganz
besonders bevorzugt ist ein Dämpfer, der
für die
Absorption der Bewegungsenergie der Autoinjektion eingerichtet ist,
wobei der Dämpfer
unter einem Druck wirksam sein soll, der schwächer ist als der Druck, der
vom Antrieb für
die Autoinjektion erzeugt wird. Ein Dämpfer kann hier aus denselben Gründen wie
oben beschrieben zur Verhinderung einer Krafteinwirkung eingesetzt
werden wie oben für die
Autopenetrationsphase beschrieben ist, und ähnliche Überlegungen gelten dann auch,
dass dieser z.B. nur unter der relevanten Phase der Bewegung, typischerweise
bei dem Stoß (attack)
des Injektionskopfes gegen den Kolben oder den Stößel, aktiv
ist. Während
der Autoinjektion ist jedoch bevorzugt ein zusätzlicher oder alternativer
Dämpfer
vorgesehen, um die Geschwindigkeit der Bewegung und die Injektionskraft
zu kontrollieren, um die Autoinjektionaphase unter Einhaltung gleichförmiger Bewegungsgeschwindigkeiten
für einen
breiten Kraftbereich zu gestalten, wie dies in der Einführung schon
beschrieben ist. Typische Injektionszeiten liegen zwischen 0,5 und 30
Sekunden und vorzugsweise zwischen 1 und 10 Sekunden. Entsprechend
sollte die Dämpfung
während
des größeren Teils
der Autoinjektionsbewegung, vorzugsweise während des ganzen Injektionsstiches
und vorzugsweise auch bevor der Injektionskopf mit dem Kolben oder
Stößel in Verbindung kommt,
aktiv sein, wobei es im letzteren Fall auch darauf ankommt, dass
auch hier Aufschlag- und Leerlaufprobleme (attack and dead run problems)
reduziert werden und die Verwendung von Behältern verschiedener Größe ermöglicht wird.
-
Die
Antriebskraft kann und sollte stark genug und vorzugsweise stärker als
notwendig gewählt werden,
um die wichtigsten Kraftanforderungen aller für das Gerät vorgesehenen Behälteralternativen
gerecht zu werden, weil der Dämpfer
Geschwindigkeit und Kraft auch in weniger wichtigen Situationen
auf die vom Behälter
als akzeptabel erkannten Bereiche begrenzen wird. Es ist bevorzugt,
dass der Antrieb und der Dämpfer
in Kombination dem Injektionskopf bereits im Leerlauf, d. h. ohne
dass Behälter
vorhanden sind, eine im wesentlichen stabile Geschwindigkeit und
besonders bevorzugt eine für
Kolben oder Stößel noch
annehmbare ungefähre
Höchstgeschwindigkeit
vermittelt. Es ist weiterhin bevorzugt, dass während der Injektionsbewegung
der Widerstand im Dämpfer
höher ist,
als der Widerstand, der durch den Durchfluss und den Reibungswiderstand im
Behälter
erzeugt wird. Für
diesen Zweck werden Reibungsdämpfer
(viscous damper) wie beschrieben, vorgezogen, zum Beispiel um lange
gedämpfte Bewegungen
mit besten Dämpfungscharakteristiken zu
erhalten. Wie angedeutet, sollte der Dämpfer vorzugsweise so angeordnet
sein, dass er es ermöglicht,
dass der Injektionskopf während
des aktuellen Injektionsstoßes
ebenso wie während
einer sonstigen initialen Dauer des Vorgangs zur Einleitung der Injektionsphase
von einer für
alle Behältertypen
vorgesehenen gemeinsamen Anfangsposition aus starten kann.
-
Jede
weitere Bewegung darüber
hinaus, zum Beispiel die Bewegung des Injektionskopfes, die dieser
vorher während
der Autopenetrationsphase macht, zum Beispiel, wenn er sich während der
Autopenetrationsphase in bevorzugter Weise mit dem Penetrationskopf
zusammen bewegt, braucht nicht gedämpft werden. Letzteres kann
erreicht werden, wenn der Dämpfer
zwischen dem Autopenetrationskopf und dem Autoinjektionskopf verbunden
ist, wobei die Bewegung des Dämpfers
nur stattfinden wird, wenn sich der Injektionskopf, normalerweise
nach der vollständigen
Penetration, relativ zum Penetrationskopf bewegt. Auf ähnliche
Weise braucht nach Beendigung der Injektion die Bewegung eines Injektionskopfes
nicht gedämpft
werden und sollte dies in bevorzugter Weise auch nicht; wie z. B.
bei einer Bewegung während
der Autorückstellungsphase,
welche in der erwähnten
bevorzugten Zusammenstellung automatisch erfolgt, so dass während der
Autorückstellung
der Träger
folglich auch unter einem nicht aktivierten Dämpfer auf einfache Weise von
den Köpfen
gelöst
wird. Auf jeden Fall besteht das bevorzugte Verbindungsprinzip daraus,
den Dämpfer
wenigstens teilweise parallel mit dem Injektionsmechanismus zu installieren,
so dass sich während
der gedämpften
Bewegungen die Dämpferteile
notwendigerweise und günstiger
Weise zusammen mit dem Injektionskopf bewegen.
-
Ein
weiterer Vorteil des gedämpften
Autoinjektionsmechanismus kann in Verbindung mit einem Autorückstellungsmechanismus,
wie beschrieben, erzielt werden, welcher, wie gesagt, erfordert,
dass das Kontrollsystem am Ende der Injektionsphase eine Loslösung des
Trägers
vorsieht. Wie grundsätzlich
schon zuvor beschrieben, kann die Loslösung (release) dadurch kontrolliert
werden, dass der Injektionskopf, der Kolben oder der Stößel an einer
vorbestimmten Position ankommt, die mit der Position in Zusammenhang
steht bei welcher der Kolben die Vorderseite des Zylinders erreicht,
wobei der Dämpfer
bewirkt, dass der Kolben beim Erreichen der Vorderseite des Zylinders
eine sanfte (cautious) Freigabe (release) erzielt, die in hohem
Maße unabhängig von
den variierenden Injektionswiderständen der Behälterinjektion
ist.
-
Es
ist bevorzugt einen Dämpfer
in Verbindung mit der erwähnten
Alternative zu verwenden, bei der die Freigabe durch eine Erhöhung der
Kraft kontrolliert wird, die auftritt, wenn der Kolben mit der Vorderseite
des Behälters
in Verbindung kommt. Hier wird ein Dämpfer, speziell ein Reibungsdämpfer, die vollständige Kontrolle über das
Anwachsen der Kraft während
der Bewegung des Injektionskopfes übernehmen und der Dämpfer wird
so eine vorbestimmte Reduktion des Injektionsantriebs durch Energieaufnahme
sicherstellen, wohingegen beim Anhalten der Bewegung der Dämpfer nicht
aktiviert ist und die vollständige
nominale Kraft zwischen Antrieb und Kolbenkopf wiederhergestellt
wird. Auf ähnliche
Weise wird bei schrittweiser Verlangsamung des Injektionskopfes
auch die Kraft in entsprechenden Schritten zunehmen. Insgesamt wird
eine erhebliche Kraftdifferenz zur Verfügung stehen, die vom Kontrollsystem bei
der Durchführung
der Rückführungsfunktion
genutzt werden kann.
-
Wenn
in bevorzugter Weise dieses Prinzip in einer Ausführung zusammen
mit einem Injektionsförderer
(conveyor) der in einem Autoinjektionsmechanismus integriert ist,
wie oben beschrieben verwendet wird, erlaubt der schrittweise Aufbau
und der erhebliche Unterschied der Kraft, die vom Dämpfer bereitgestellt
wird, insgesamt eine lange Bewegung des Förderers und eine erhebliche
Kraftdifferenz zwischen der Kraft des Injektionsantriebs und der
Gegenkraft des Förderers,
die alle dazu dienen, den automatischen Rückstellungsmechanismus verlässlich, stabil
und brauchbar zu gestalten. Weitere Details der Erfindung sind im
Hinblick auf die spezifische Ausgestaltung im Bezug auf die Zeichnungen
der Beschreibung zu entnehmen.
-
Zusammenstellung
der Zeichnungen
-
Die 1A bis 1D zeigen
im Schnitt vier Arbeitsstufen einer ersten Ausführung eines Autoinjektionsgeräts mit einem
gemeinsamen Antrieb für die
Autopenetration und Autoinjektion einem elastischen Dämpfer.
-
2A bis 2G zeigen
schematisch im Schnitt sieben Arbeitsstufen einer zweiten Ausführungsform
eines Autoinjektionsgeräts
mit gemeinsamem Antrieb für
die Autopenetration und Autoinjektion in einer Modifikation für einen
Reibungsdämpfer.
-
3A bis 3J zeigen
schematisch im Schnitt 10 Arbeitsstufen einer dritten Ausführungsform
für ein
Autoinjektionsgerät
mit getrennten Antrieben für
die Autopenetration und Autoinjektion mit einem Reibungsdämpfer, in
einer Weise angeordnet ist, eine vorbestimmte Auslösung für die Rückstellung
zu erzwingen.
-
4 zeigt
die Modifikation eines Autoinjektionsgeräts der 3 in
der ein linearer Dämpfer
Verwendung findet.
-
Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die 1A bis 1D zeigen
schematisch im Schnitt vier Arbeitsstufen einer ersten Ausführung eines
Autoinjektionsgeräts
mit einem gemeinsamen Antrieb für
die Autopenetration und Autoinjektion mit einem elastischen Dämpfer.
-
In 1A befindet
sich das Autoinjektionsgerät
in einer anfänglich
gespannten Position vor deren Auslösung. 1B zeigt
das Gerät
nach dem Autopenetrationsschritt, wobei die Nadel in eine ausgefahrene
(exposed) Lage gebracht ist. 1C zeigt das
Gerät während der
Injektionsphase, nachdem der Kolben innerhalb des Behälters in
eine Zwischenposition gebracht worden ist. 1D zeigt
das Gerät, nachdem
der Rückstellmechanismus
die Spritze in eine Position zurück
bewegt hat, in der die Nadel verborgen ist. Das Autoinjektionsgerät, allgemein
mit 100 bezeichnet, umfasst ein Gehäuse 110, aufgeteilt in
einen hinteren Gehäuseteil 111,
der hauptsächlich die
Teile des Mechanismus umfasst, und einen vorderen Gehäuseteil 112,
der hauptsächlich
die Behälterteile
umfasst. Die Gehäuseteil
sind trennbar, und erlauben so das Einführen und Ersetzen von Behältern, allgemein
bezeichnet mit 120, und umfasst einen Zylinder 121,
ein Vorderteil 122 mit angebrachter Nadel 123,
einen hinteren Teil mit Fingergriff 124 und einen Kolben 125 der
in der Zylinder eingeführt
ist und auf den ein Stößel 126 einwirkt.
Eine abnehmbare Nadelhülle 127 schützt anfänglich die
Nadel. Das Vorderteil des Gehäuses 112 enthält auch
einen Behälterträger, allgemein
mit 130 bezeichnet, der einen axial beweglichen Sitz 131 für die Aufnahme
von Behältern,
einen flexiblen Einschub 132 mit nach innen aufeinander
zulaufende Oberflächen 133 für die Ausrichtung
von Behältern
verschiedener Durchmesser besitzt, der den vorderen Teil des Behälters 122 von Vorwärtsbewegungen
im Bezug auf den Träger
abhält
und es verhindert, dass dieser von der inneren Hüllenaufteilung (sleeve structure) 113 am
Kopf des Gehäuses,
wenigstens wenn sich der Träger
in einer Position mit ausgefahrener Nadel befindet in eine arbeitsfähige Lage
verschoben wird.
-
Zwischen
dem hinteren Teil der vorderen Gehäusekonstruktion 112 und
dem Träger 130 ist
eine rückwärts gerichtete
Feder 134 zur Bewegung des Trägers in die rückwärtige Richtung
angebracht. Der Sitz hat einen Knopf 135 der seitlich durch
einen Schlitz zum vorderen Teil des Gehäuses zu einer von außen zugänglichen
Position führt
womit der Träger manuell
vorwärts
bis zur Einstellung der Rückstellfeder
bewegt werden kann, zum Beispiel um die Umhüllung 127 der Nadel
anbringen oder entfernen zu können.
Der hinteren Teil des Gehäuses 111 beinhaltet
den größten Teil
des Mechanismus des Gerätes. Einen
gemeinsames Antriebssystem schließt eine Feder 141 ein,
die gleichermaßen
als Penetrationsantrieb und Injektionsantrieb dient. Die Feder aus elastischem
Material welche eine Bewegungsdämpfung
bewirkt und allgemein eine U-Form aufweist arbeitet zwischen dem
hinteren Ende des Gehäuses und
einem Injektionskopf 142 mit Beinen 143, die in der
Lage sind sich seitwärts
hin und her zu bewegen und so einen Hohlraum zu bilden, der in der
Lage ist, während
der Rückstellungsphase
den hinteren Teil des Kolbens 126 aufzunehmen. Das Aggregat
des Penetrationskopfes, allgemein mit 150 bezeichnet, umfasst
an seiner Vorderseite allgemein einen röhrenartig (sleeve-shaped) geformten
Spritzenkolben 151, mit einer vorderen Oberfläche 152,
die so angeordnet ist, dass sie mit dem hinteren Ende des Zylinders
oder den Fingergriffen 124 Kontakt hat, und eine hintere
Führung
des Kolbens 153, die auf der Vorderseite 154 in
den röhrenförmigen Spritzenkolben 151 hineinreicht
und an der Rückseite 155 gut über den Teil
des Spritzenkolbens 151 hinausreicht. Zwischen dem Spritzenkolben 151 und
der Kolbenführung 153 ist
eine Feder 156 zur Kompressionsdämpfung in Schlitzen angebracht,
welche die Kolbenführung 153 in
Richtung der rückwärtigen Position
des Spritzenkolbens 151 leitet. Über das Kontrollsystem ist
zu sagen dass es eine extern zugängliche
und entriegelbare Sperre (die nicht gezeigt ist), umschließt, die
den Penetrationskopf in der rückwärtig gespannten
Position und dabei ebenfalls den Injektionskopf 142 in
seiner gespannten Position hält,
was noch erklärt
werden muss, und dabei als Penetration- und ebenso als Injektionssperre dient.
Das Kontrollsystem umfasst weiterhin Strukturen um die Schritte
des Verfahrens durch Vorformen der Beine bis Injektionskopf des 143 nacheinander
ablaufen zu lassen. Eine erste solche Struktur umfasst die sich
verengenden Oberflächen 161 am
hinteren Ende des Spritzenkolbens 151, die angebracht sind,
um die Beine 143 aus einer mittleren Position (wie in 1A gezeigt),
bei der die Beine auf die Kolbenführung 153 einwirken,
in eine enge Lage zu komprimieren (wie in 1B und 1C gezeigt),
bei der die Beine frei liegen, so dass sie auf dem Spritzenkolben 126 aufsetzen
können
und durch den Kanal 162, der durch die Kolbenführung 153 bereitgestellt
ist, in komprimiertem Zustand verbleiben. Die sich verengenden Oberflächen werden für die Kompression
der Beine aktiviert, wenn die Kolbenführung sich in Bezug auf den
Spritzenkolben gegen die Kraft der Dämpfungsfeder vorwärts bewegt, welche
schwächer
ist als die Antriebsfeder 141. Eine zweite Kontrollstruktur
umfasst einen Ausdehnungshohlraum 163, welcher es den Beinen 143 erlaubt, sich
in einer Position, die der Endposition des Kolbens 126 bei
leerer Spritze entspricht, auszudehnen (wie in 1D gezeigt),
dass der Kolben 126, sich durch die Aktivität der Rückstellungsfeder 134 in
eine Lage zwischen den Beinen 143 und einen freien Raum
hineinzubewegen wo die Spritzennadel verborgen ist.
-
In 1A ist
er Penetrationskopf 150 in rückwärtig gespannter Lage in kurzem
Abstand vom Ende des Spritzenkolbens oder des Fingergriffs 124 gehalten.
Der Injektionskopf 142 wird ebenso in einer rückwärtigen Position
gehalten, da die Beine 143 in einer Ausnehmung (slit) der
Kolbenführung 153 ruhen.
Die Antriebs Feder 141 ist in komprimiertem Zustand. Der
Behälter 120 wird
durch die Rückstellungsfeder 134 in
einer Lage gehalten, wo die Nadel in rückwärtiger Position verborgen gehalten
wird. Die 1B ist durch eine (nicht gezeigte)
Auslösevorrichtungen
ausgelöst
worden und die Antriebsfeder hat auf den Injektionskopf eingewirkt,
der wiederum durch die Kolbenführung 153 dazu
geführt
hat, den Spritzenkolbenteil 151 in Kontakt mit dem Zylinderbehälter oder
Fingergriff 124 in Kontakt zu bringen, wodurch der Behälter und
der Träger 130 in
eine Position bewegt wird, wo sich die Nadel in exponierter Position
befindet.
-
Am
Ende dieser Penetrationsbewegung sind Behälter und Träger zusammen mit dem Spritzenkolben 151 zum
Stillstand gekommen, aber die Kolbenführung 153 hat ihre
Vorwärtsbewegung
gegen die schwächere
Kraft der Dämpfungsfeder 156 fortgesetzt,
wobei die relative Bewegung der Teile gegeneinander in den sich
verengenden Oberflächen 161 eine
Kompression der Beine 143 verursacht haben, wodurch der
Injektionskopf auf dem Behälterkolben 126 aufgesetzt
hat.
-
In 1C (welche
das Penetrationsaggregat eher im Schnitt, als in Aufsicht zeigt),
hat der Injektionskopf 142 den Behälterkolben 126 ein
Stück weit vorwärts bewegt
und dabei den Inhalt des Behälters ausgestoßen, wobei
die Beine 143 durch die Oberflächen des Kanals 162 in
komprimierter Form gehalten wurden.
-
In 1D hat
der Kolben 125 den Vorderteil 122 des Behälters und
die Beine des Injektionskopfs 143 den Expansionshohlraum 163 erreicht,
wobei die Beine sich ausgedehnt und den Kontakt mit dem Kolben 126 verloren
haben, und die Rückstellfeder 134 hat
den Behälter 120 und
den Träger 130 zur
anfänglichen
Position, wo die Nadel bedeckt ist, bewegt, wobei der hervorstehende
hintere Stößel 126 teilweise vom
Raum des U-förmigen
Injektionskopfs aufgenommen wurde.
-
Die 2A bis 2G zeigen
im Schnitt schematisch sieben Arbeitsschritte einer zweiten Ausführungsform
eines Autoinjektionsgerätes,
das einen gemeinsamen Antrieb für
Autopenetration und Autoinjektion aufweist und für einen Reibungsdämpfer ausgestaltet
ist. In 2A befindet sich das Autoinjektionsgerät in einer
ursprünglich
gespannten Position vor der Auslösung.
Die 2B zeigt das Gerät nach dem Schritt der Autopenetration,
wobei die Nadel in eine geöffnete
(exposed) Lage gebracht wird. Die 2C zeigt
eine Vorrichtung kurz nach dem Beginn der Injektionsphase, nachdem
der Injektionskopf und der Spritzenkolben miteinander in Verbindung
gekommen sind. 2D zeigt die Vorrichtung am
Ende der Injektionsphase und am Ende der Rückstellungsphase. 2E zeigt
die Vorrichtung, nachdem eine Kugelsperre (ball lock) den Injektionskopf vom
Injektionsantrieb getrennt hat. 2F zeigt
die Vorrichtung, wenn die Kugelsperre den Injektionskopf vom Injektionsantrieb
getrennt hat. 2 zeigt die Vorrichtung
nachdem der automatische Rückstellmechanismus
die Spritze zusammen mit dem Injektionskopf in eine Position zurückversetzt
hat, und die Nadel verdeckt ist. Die
-
2G zeigt
die Vorrichtung bei voll gedehnter Hauptantriebsfeder. Die Ausführung von 2 hat viele Teile mit denjenigen der 1 gemeinsam und soll lediglich im Einzelnen
beschreiben, welche Teile prinzipiell voneinander abweichen. Unter
Bezugnahme auf zunächst 2A umfasst
die Autoinjektionsvorrichtung 200 ein Gehäuse 210 mit
einem hinteren Teil 211 und einem vorderen Teil 212,
die zum Einbringen eines Behälters 220,
mit einem Stößel 226 (plunger),
in einen beweglichen Träger 230 dient,
der rückwärts mittels
einer Rückholfeder
(die nicht gezeigt ist) gesteuert ist (biased). Das rückwärtige Gehäuseteil 211 umfasst
ein Antriebssystem 240, das sowohl als Penetrations – als auch
als Injektionsantrieb dient und eine Hauptkompressionsfeder 241,
welche innerhalb einer Antriebshülle
(drive sleeve) 242 untergebracht ist und auf das Aggregat
des Injektionskopfes, der allgemein mit 250 bezeichnet ist,
eingewirkt. Das Aggregat 250 umfasst die U-förmig gestaltete
Vorderseite eines oberen steifen (rigid) Beins 251 und
ein unteres flexibles Bein 252. Ein Rohr 253 erstreckt
sich rückwärts zum
Antrieb und ist an diesem Antrieb über dessen Hülle 242 mit
einer Kugelsperre verbunden, welche eine Kugel 254 und einen
Kontrollkopf mit einer die Kugel freigebenden Ausnehmung (cavity) 256 und
einer vorderen Flansch (flange) 257 umfasst.
-
Eine
Feder zur Aktivierung der Kugelsperre 285 vermittelt dem
Kontrollknopf einen gesperrten Vorwärtsimpuls in Richtung des Rohres 253.
Ein Aggregat des Penetrationskopfs, allgemein mit 260 bezeichnet,
umfasst die vorderen Oberflächen 261, welche
angebracht sind, um einen Kontakt mit dem Zylinder oder Fingergriff
herzustellen, wobei die Oberflächen
mit einer Transportführung 262 verbunden
sind, welche an einem eingerückten
(resilient) Teil der Transportführung
eine Auffangvorrichtung (catch) 263 zur Aufnahme des steifen
Beines 251, ein Führungsrad 264 zur
Aufnahme des flexiblen Beines 252 in einwärtsgebogenem
Zustand aufweist, wobei das Führungsrad 264 eine
vorderes Ende 265 aufweist, welches dem flexiblen Bein 252 Bein
Ausbiegung gestattet. Eine weitere Kontrollstruktur umfasst eine
Nockenfläche
(cam-surface) 271, die am Gehäuse befestigt ist und ein verstärktes rückwärtiges Ende
besitzt, das so ausgestaltet ist, das es die Fangvorrichtung (catch) 263 des
Transportbandes 262 hält,
das gegen das steife Bein 251 in eingerastetem Zustand
(engaged relationship) gepresst wird, und ein dünnes Vorderteil 273,
das so gestaltet ist, dass sich die Fangvorrichtung 263 zur
Entkopplung aus dem steifen Bein 251 heraus biegen kann.
-
Wenn
dies auch nicht im Einzelnen gezeigt wird, ist die Vorrichtung geeignet
für den
Einsatz eines Reibungsdämpfers,
der zwischen Penetrationskopf 260 und Injektionskopf 250 angeordnet
und nur dann aktiv ist, wenn in diesem Zwischenraum Relativbewegungen
zueinander stattfinden. Die gepünktelte
Linie 280 zeigt schematisch einen linearen Dämpfer, wie
zum Beispiel einen Kolben/Zylinder-Öldämpfer, der
zwischen Penetrationskopf 260 an dessen vorderen Oberfläche, dem
Injektionskopf 250 und dessen steifem Bein 251 befestigt
ist, um eine parallele Bewegung des Dämpfers bei der Injektion zu
bewirken.
-
In 2A wird
der Penetrationskopf 260 durch einen auslösbaren Abzugsmechanismus
(nicht gezeigt) gehalten. Der Injektionskopf 250 wird ebenfalls
in einer rückwärtigen Position
gehalten, da das steife Bein 251 in der Auffangvorrichtung 263 festgehalten
wird. Die Antriebsfeder 141 ist komprimiert und wirkt auf
den Injektionskopf ein, solange sich der Kontrollknopf in gesperrten
Zustand befindet. Der Behälter 220 wird
durch die Rückstellungsfeder
in einer rückwärtige Position
mit verdeckter Nadel gedrückt.
In 2B ist ein Abzug gelöst und die Antriebsfeder 241 hat
auf den Injektionskopf 250 eingewirkt, der wiederum den
Penetrationskopf 260 veranlasst hat, die Oberflächen 261 in
Kontakt mit dem Spritzenzylinder und oder den Fingergriff zu bringen, wobei
der Behälter 220 und
der Träger 230 in
eine Lage gebracht werden, wo die Spitzennadel frei liegt. Während dieser
Bewegung ist der Reibungsdämpfer 280 inaktiv,
während
sich der Penetrationskopf 260 und der Injektionskopf 250 aufeinander
zu bewegen. In Figur C befindet sich die Sektion mit der Auffangvorrichtung 263 der
Transportführung 262 am
schwächeren
Teil 273 der Nockenfläche 271;
diese hat sich nach außen
gebogen und dabei das steife Bein 251 aus der Auffangvorrichtung
befreit, und damit dem Injektionskopf 250 den Weg freigegeben,
sich unabhängig
von Penetrationskopf 260, der jetzt nicht mehr mit der
Antriebsfeder gekoppelt ist, zu bewegen.
-
Der
Reibungskämpfer 280 ist
jetzt aktiv und dient dazu, die Vorwärtsbewegung des Injektionskopfes 250 während der
Injektionsbewegung zu verlangsamen. In der Zeichnung hat die voneinander
unabhängige
Beweglichkeit auch bewirkt, dass der Flanschteil 257 (flange
portion) des Kontrollknopfes 255 zur Injektion in Kontakt
mit dem Zylinderkolben kommt. Das flexible Bein 252 wird
dabei noch durch das Führungsrad 264 einwärtsgebogen
gehalten und verhindert so, dass sich der Kontrollknopf rückwärts bewegen
kann.
-
In 2D ist
die Injektion beendet und der Injektionsknopf 250 befindet
sich in der extremen vorderen Lage in Bezug auf das Gehäuse und
den Penetrationkopf 260. In dieser Position hat das flexible Bein 252 das
Ende 265 des Führungsrads 264 erreicht
und sich nach außen
bewegt, wodurch der Flansch 257 des Kontrollknopfes 255 für eine Rückwärtsbewegung
gegen die Feder 258 für
die Kugelsperre, die schwächer
ist als die Antriebsfeder 241, freigesetzt wird. In 2E hat
sich der Kontrollknopf 255 gegenüber dem Injektionskopf 250 (der
sich ein wenig vorwärts
bewegt hat) nach hinten bewegt, wodurch die Einbuchtung 256 für die Freisetzung
der Kugel an die Kugel 254 herangebracht wird. Dadurch wiederum
wird der Injektionskopf aus der Antriebshülle 242 freigesetzt
und von der Antriebsfeder 241 getrennt (disengaged). In 2F hat
eine Rückstellfeder
am vorderen Teil der Gehäusefront 212 den
Behälter 220 und
den Behälterträger 230 in
die rückwärtige Position
zurückgesetzt,
wo die Nadel verdeckt ist, ohne von der Antriebsfeder behindert
(unrestricted) zu sein, da der Injektionskopf 250 hiervon
entkoppelt ist und von dem Behälter,
ebenso wie dem Penetrationskopf, schon vorher entkoppelt war. Diese
Bewegung wird auch durch den Reibungsdämpfer 280 nicht beeinflusst,
da beide, der Penetrationskopf 260 und der Injektionskopf 250 gemeinsam
bewegt werden. In 2G haben Antriebsfeder 241 und
Antriebsumhüllung
(sleeve) 242 ihre entkoppelte Bewegung zur extremen vordersten
Position fortgesetzt, wo die Antriebsfeder vollständig expandiert
ist (teilweise Expansionen sind in vorliegenden Zeichnungen nicht
dargestellt).
-
3A bis 3J zeigen
im Schnitt zehn Verfahrenstufen einer dritten Ausführungsform
der Autoinjektionsvorrichtung, welche für Autopenetration und Autoinjektion
getrennte Antriebe und einen Reibungsdämpfer aufweisen, der angebracht
ist, um eine kraftausgelöste
automatische Rückstellung
zu bewerkstelligen. Die Stufen des Verfahrensablaufs werden für zwei Spritzen
gezeigt, die verschiedene Längen
und Durchmesser (width) aufweisen und in den Startdarstellungen überlappend
gezeigt sind, in 3A befindet sich das Autoinjektionsgerät in einer anfänglich gespannten
Position. In 3B sind Spritze und Träger manuell
vorbewegt, um Zugang zur und Entfernung der Nadelhülle zu ermöglichen und
in 3C befindet sich die Spritze wieder in der rückwärtigen Lage
und ist zur Auslösung
bereit.
-
In 3D wurde
das Gerät
ausgelöst,
die Autopenetration hat stattgefunden, und der Injektionskopf ist
für die
Vorwärtsbewegung
ausgelöst.
-
3E zeigt
die Vorrichtung nach teilweiser Injektion des Spritzeninhalts und 3F am
Ende des Injektionsvorgangs. In 3G hat
die Druckzunahme beim Erreichen der Bodenposition des Kolbens die
Kompression einer hinteren Gegenfeder bewirkt, die dazu ausgenutzt
wird, die Hauptfeder auszulösen.
In Figur H hat sich die ausgelöste
Spritze in die Lage mit verdeckter Nadel zurückbewegt. 3J zeigt
die Vorrichtung in wieder gespannter Position und nach Entfernung
der Spritze vorbereitet zu deren Austausch. Das Autoinjektionsgerät, allgemein
mit 300 bezeichnet, umfasst ein Gehäuse 310, in dieser Ausführung in
integraler Struktur mit einem vorderen Verschluss und seitlich zu öffnender
Klappe als Zugang zum Träger.
-
Das
Gehäuse
weist unter anderem einen vordere Öffnung (slit) 311 für einen
Entfernungsknopf, eine Befestigungsvorrichtung 312 für eine Rückstellfeder
und eine Kontrollstruktur 313 für einen Auslösungshaken.
Der spritzenartige Behälter,
allgemein 320, bezeichnet und in zwei Größen dargestellt, umfasst
Behälter 321,
vordere Teile 322 mit der daran befestigten Nadel 323,
hintere Fingergriffteile und Kolben 326. Eine abnehmbare
Nadelhülle 327 bedeckt
anfänglich
die Nadel. Das Gehäuse 310 enthält auch
einen Träger
für den
Behälter,
allgemein 330 bezeichnet, mit einem axial beweglichen Sitz 331 für die Aufnahme
der Behälter,
welcher einwärts
gerichtete Oberflächen 332 aufweist,
die so gestaltet sind, dass sie die Vorderseite der Behälter an
einer Vorwärtsbewegung
in Bezug auf den Träger
verhindern. Um den Sitz 331 herum ist eine Vorrichtung 333 zur Entfernung
der Abdeckung angeordnet welche hinter der Nadelabdeckung 327 einen
Griff zur Abnahme in Vorwärtsrichtung
aufweist, der in Bezug auf den Träger durch Manipulation eines
von außen
zugänglichen
Knopfes 335, nach vorn axial beweglich und durch die Aussparung
im Gehäuse 311 eingefügt ist. Rückstellfedern 336 sind
zwischen den Befestigungen 312 an Gehäuse und rückwärtigen Flanschen 337 am
Träger 330 über rückwärtige Flanschen 338 der
Entnahmevorrichtung 333 befestigt, wobei die Rückstellungsfedern 336 für die Bewegung
des Trägers
in rückwärtige Richtung
gesteuert werden. Der Träger 330 erstreckt
sich rückwärts um eine Haltevorrichtung
zu bilden, welche Teile des Injektionsmechanismus der noch zu beschreiben
ist, beinhaltet. Ein Autopenetrationsmechanismus, allgemein 340 bezeichnet,
umfasst eine Penetrationsantriebsfeder 341, die auf die
Penetrationskopfstruktur 342 einwirkt und eine Kontaktoberfläche 343 besitzt,
die so angeordnet ist, dass sie den Spritzenkolben 321 oder
den Fingergriff 324 vorwärts bewegt. Der Penetrationskopf 343 umfasst
auch einen Auslöseknopf 344 der sich
durch die Gehäusewand 310 erstreckt
und eine sich verjüngende
Oberfläche 345 aufweist,
die so gestaltet ist, dass sie mit anderen Strukturen zusammen,
den hinteren Teil 346 des Penetrationkopfes aus der Verbindung
mit der Antriebsfeder 341 heraus löst (deflect). Das Autoinjektionsgerät, allgemein
bezeichnet 350, umfasst auch ein Förderungsmittel 351,
das eine Basis für
den Injektionsantrieb bildet, wobei der Förderungsmechanismus vorwärts bis
in ein Zahnrad 352 reicht und zwar in einer Länge, die mindestens
der Stichlänge
des Injektionskopfes entspricht. Eine Kopfbefestigung 353 ist
auch auf dem Förderungsmittel
vorgesehen. Eine Feder für
den Injektionsantrieb 354 arbeitet zwischen dem Förderungsmittel 351 und
dem Injektionskopf 355, ist im Verhältnis zum Förderungsmittel axial beweglich
und so angeordnet, dass der Spritzenkolben 326 verschiebbar
ist. Ein Rotationsstoßdämpfer 356 arbeitet zwischen
dem Förderungsmittel 351 und
dem Injektionskopf 355, der in Bezug zum Förderungsmittel
axial beweglich und so angeordnet ist, dass der Spritzenkolben entfernt
wird. Ein Rotationsstoßdämpfer 356 ist
mit seinem Statorteil 357 am Injektionskopf 355 befestigt
und sein Rotorzahnrad 358 greift in das Zahngestänge 352 ein.
Verbunden mit dem Injektionskopf 355 ist auch ein von außen zugänglicher Spannhebel 359,
der mit einem Schieber 362 in den Antrieb für den Penetrationskopf 341 eingreift.
Das Förderungsmittel 351 ist
im Verhältnis
zum Träger 330 und
dessen Halterung 339, über
eine zwischen diesen Teilen axial angeordnete Gegenfeder 360 beweglich,
wobei die Gegenfeder schwächer
ist, als die Feder des Injektionsantriebs zur Steuerung des Förderungsmittels 351,
und ist so angeordne, dass das Förderteil 351 in
Bezuig auf das Hatlterungsteil 339 vorwärts bewegt wird. Diese Anordnung
ist Teil des Kontrollsystems das noch erklärt werden muss. Das Kontrollsystem
kann auch eine Kontrollstruktur 313 für das Gehäuse beinhalten, die so gestaltet,
ist dass sie die Kopfbefestigung 353 verschiebt und den
Injektionskopf 355 in einer bestimmten axialen Position im
Hinblick auf das Gehäuse
und die Struktur 361 am Förderungsmittel freisetzt, welches
mit der sich verengenden Oberfläche 345 auf dem
Penetrationskopf zusammenwirken soll, um letzteren von der Penetrationsfeder 341 loszulösen.
-
In 3A ist
der Penetrationskopf 342 in rückwärtig gespannter Position durch
den Auslöser 344 mit
dem Gehäuse
verbunden. Die Feder zum Antrieb des Penetrationskopfs 341 ist
komprimiert. Die Kontaktoberfläche 343 des
Penetrationskopfs 342 ist in einer hinteren Position gelegenen,
in der es möglich
ist, verschiedene Spritzengrößen mit
verschiedenen Abständen
zum Penetrationskopf zu installieren, wie dies durch die zwei Positionen
der Fingergriffe 324 illustriert und gezeigt wird. Der
Leerlauf des Penetrationskopfs ist für kürzere Spritzen erforderlich, stellt
aber kein Problem dar, weil die getrennten Federn Penetrationsantrieb 341 nicht
stärker
sein müssen
als diejenigen für
die Penetration der Nadel und die Kompression der Rückstellfeder 336.
Ungehindert von dem Mechanismus der Autopenetration 340 schieben
die Rückstellfedern 336 den
Träger 330,
die Spritze 320, den Entfernungsmechanismus 333 und den
Mechanismus 350 des Autoinjektionsgeräts in die rückwärtige Position, wo die Nadel
verborgen ist. Der Injektionskopf 355 wird im Hinblick
auf den Förderungsmechanismus 351 bei
komprimierter Feder 354 für den Injektionsantrieb durch
einen Haken (hook) 353 in seiner Startposition gehalten.
Für den Injektionskopf 355 steht
in dieser Position genügend Raum
für verschiedene
Kolbenpositionen, die von der Spritzengröße oder dem Füllungsgrad
abhängen, zur
Verfügung,
weil dieser Raum trotz der starken Injektionsantriebsfeder 354 ausreicht,
solange eine übermässige Geschwindigkeit
des Injektionskopfes durch den Dämpfer 356 verhindert
wird. Die Feder 354 kann hier für die Spritze mit dem größten Kraftbedarf
dimensioniert werden. In 3B ist
der Knopf 335 für
die Entfernungsvorrichtung 333, gegen die Federn 336 vorwärts bewegt
worden, die zwischen den Halterungen 312 und den rückwärtigen Flanschen 338 der
Entfernungsvorrichtung 333 komprimiert sind, wodurch die
nach vorn gerichtete Verengung 334 die Nadelhülle 327 vom
vorderen Teil der Spritze 322 entfernt hat, während die
Spritze selbst noch in zurückgezogener
Position verbleibt.
-
In 3C ist
der Knopf 335 gelöst
und die Einheit der Entfernungsvorrichtung ist unter dem Einfluss
der Rückstellfeder 336 zurückgekehrt.
Das Gerät
ist jetzt bereit für
den Einsatz.
-
In 3D ist
der Auslöser
(trigger) 344 gedrückt
worden, die Penetrationsantriebsfeder 341 hat den Penetrationskopf 342 vorwärts bewegt,
um die Kontakt 343 mit der Oberfläche des dem Fingergriffs 324 der
Spritze (nur die größere Spritze
wird in diesen und in den folgenden Darstellungen gezeigt) herzustellen
und so weit vorwärts
zu bewegen, dass die Nadel 323 freigesetzt wird. Bei diesem
Vorgang bewegt sich das gesamte Aggregat der Spritze 320,
des Trägers 330,
der Entfernungsvorrichtung 333, der Trägerhalterung 339 mit
dem Injektionsmechanismus 350 nach vorn, und diese Penetrationsbewegung
ist in hohem Maße
unabhängig
von der Größe der Spritze,
weil sich alle Vorderseiten der Spritzen in derselben Position befinden.
-
Die
Einwirkung des Penetrationskopfes auf die Spritze mindert die Anforderungen
für das
Rückhaltevermögen der
Spritze im Sitz der Halterung, obwohl sich als Alternative anbietet,
den Penetrationskopf statt dessen auf den Träger einwirken zu lassen.
-
Es
wird ebenfalls gezeigt dass die Befestigung (hook) 353 am
Kopf durch die Kontrollstruktur 313 so bewegt wurde, dass
der Injektionskopf 355 für eine Vorwärtsbewegung bezüglich des
Vorrichtung 351 in Bezug auf die Förderungsvorrichtung freigesetzt
wurde. In 3E wurde der Injektionskopf 355 im
Hinblick auf den Förderungsmechanismus 351 unter
Einfluss der Feder 354 für den Injektionsantrieb vorwärts bewegt,
um den Kolben 326 in eine mittlere Position zu bringen.
Bei dieser Bewegung ist der Dämpfer 356 aktiv
weil er sich zusammen mit dem Injektionskopf 355 axial
bewegt während
sein Rotorteil 358 gezwungen ist während der Bewegung entlang dem
Zahngestänge 352 zu
rotieren. In 3F ist die Spritze 320 leer
und der Injektorkopf 355 und der Kolben 326 kommen
zum Stillstand. Auch der Dämpfer 356 bewirkt,
dass die Friktionskräfte
im Dämpfer wegfallen
und die Kraft der Feder für
den Injektionsantrieb, die zwischen dem Injektionskopf 355,
dem Träger 330 mit
der Halterung 339 neuen und dem Förderungsband 351 wirkt,
zunimmt. In 3G führt das Anwachsen dieser Kraft
dazu, dass sich die Förderungsvorrichtung 351 bezüglich dem
Träger 330 rückwärts bewegt,
wie das am besten am Verhältnis der
rückwärtigen Befestigung 339 gegenüber der Kraft
der schwächeren
Gegenfeder 360 ersichtlich ist. Diese Bewegungen führt dazu,
dass Struktur 361 auf dem Förderungsmittel 351 die
sich verjüngende Oberfläche 345 auf
dem Penetrationskopf 342 vermindert, um den hinteren Teil
des Penetrationskopfs 342 seitwärts aus dem Eingriff der Penetrationsantriebsfeder 341 zu
nehmen. Der Träger 330 mit
den mit ihm verbundenen Teilen wird nun nur noch durch die Kraft
der Gegenfedern 336 beeinflusst. In 3H hat
die Gegenfeder 336 den Träger 330 rückwärts zu der
Position, bei der die Nadel der Spritze verdeckt ist, versetzt.
Zusammen mit dem Träger 330 hat
sich auch der Injektionsmechanismus 350 und der Penetrationskopf 342 nach
rückwärts bewegt.
In der 3I ist der Spannhebel 359 rückwärts gedrückt, um
den Injektionskopf 355 gegen die Injektionsantriebsfeder 354 in
eine gespannte Position zu versetzen und die Anbringungsvorrichtung
(hook) am Kopf 353 wieder zurückzubiegen, um so den Injektionskopf 355 in
dieser Position zu halten. Die Bewegung des Spannens bewirkt auch,
dass die Penetrationsantriebsfeder über den Schieber 362 komprimiert und
der Auslöser
(trigger) 344 gegenüber
dem Gehäuse 310 gesperrt
wird.
-
Eine
Sperrvorrichtung (die nicht gezeigt ist) ist angebracht, um den
Dämpfer
bei rückwärtigen Begegnungen
zwischen dem Injektionskopf 355 und dem Förderungsmittel 351 zu
lösen und
zwischen dem Injektionskopf 355 und dem Förderungsmittel 351 das
Spannen zu erleichtern.
-
In 3J ist
der Spannhebel 359 gelöst
und das Förderungsmittel 351 und
der Injektionskopf 355 sind im Hinblick auf den Träger 330 in
ihre Ausgangspositionen zurückgekehrt,
wobei die Struktur 361 und die sich verjüngende Oberfläche 345 voneinander getrennt
werden, um dem rückwärtigen Teil
des Penetrationskopfs 342 das seitliche Einschwenken in eine
Verbindung mit der Feder 341 des Penetrationskopfs zu ermöglichen.
Die Vorrichtung ist jetzt bereit für sich zyklisch wiederholende
Einsätze,
und die Spritze ist für
einen Ersatz entfernt worden.
-
4 zeigt
eine Gestaltung der Anordnung nach 3,
die damit in allen Aspekten identisch ist, mit der Ausnahme, dass
der nach dem Rotationsverfahren arbeitende Dämpfer durch einen linearen
Reibungsdämpfer
ersetzt worden ist. Wie in 3 umfasst
der Autoinjektionsmechanismus 451 ein Förderungsmittel 451 (jedoch
keine Zahnstange), ein Befestigungsmittel 453 am Kopf,
eine Antriebsfeder 454 für den Injektionsmechanismus
und einen Injektionskopf 455. Der lineare Dämpfer, der
allgemein mit 470 bezeichnet wird, umfasst einen Zylinder 471,
der hier als ein integraler Teil des Injektionskopfs 455 gezeigt wird
und einen Kolben 472, der an einem Stößel 473 befestigt
ist, welcher an das Förderungsmittel 451 an dessen Basis 474 befestigt
ist. Ein Verschluss 475 mit einer Versiegelung für den Kolben 473 schließt das innere
des Dämpfers 470,
welcher Öl
für eine kontrollierte
Dämpfung
der Flusses in und um den Kolben 472 beinhaltet. Der Kolben
enthält
ein Einwegventil (das nicht gezeigt ist), welches während des
Spannens eine ungedämpfte
Bewegung ermöglicht.
Der Dämpferzylinder 471 ist
eingesetzt und nutzt den Raum, innerhalb der spiralig aufgebauten Feder
für den
Injektionsantrieb 454. Der Dämpfer 470 arbeitet
in derselben Weise, die bereits in 3 beschrieben
wurde; das heißt
seinen Zylinder/Kolben-Teile bewegen sich nur, wenn sich der Injektionskopf 455 in
Bezug auf das Förderungsmittel 451 bewegt
und er erlaubt eine Dämpfung
nur bei der Vorwärtsbewegung,
wohingegen das Einwegventil die Dämpfungsfunktionen bei Rückwärtsbewegungen des
Kopfes abschaltet.