EP3810228A1 - Feder für eine injektionsvorrichtung - Google Patents

Feder für eine injektionsvorrichtung

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Publication number
EP3810228A1
EP3810228A1 EP19732119.3A EP19732119A EP3810228A1 EP 3810228 A1 EP3810228 A1 EP 3810228A1 EP 19732119 A EP19732119 A EP 19732119A EP 3810228 A1 EP3810228 A1 EP 3810228A1
Authority
EP
European Patent Office
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coil spring
spring
turns
injection device
winding
Prior art date
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Pending
Application number
EP19732119.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Stettler
Benjamin LORETZ
Lorenzo NOTARO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ypsomed AG
Original Assignee
Ypsomed AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ypsomed AG filed Critical Ypsomed AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • F16F2238/00—Type of springs or dampers
    • F16F2238/02—Springs
    • F16F2238/026—Springs wound- or coil-like

Definitions

  • the present invention relates to the field of medical injection devices for the administration of liquid substances, in particular medicaments or medical substances such as insulin and hormone preparations.
  • the invention relates to an injection device with a coil spring and to a method for producing the coil spring.
  • injection devices for administering liquid, medical substances are known from the prior art.
  • Injection devices referred to as auto-injectors
  • auto-injectors enable the medical substance to be automatically dispensed by means of a prestressed dispensing spring which presses a stopper into a syringe via a piston rod.
  • Such autoinjectors usually have a needle protection sleeve which can be displaced in a longitudinal direction between a proximal and a distal position by means of a helical spring relative to the housing of the autoinjector. After the injection, the needle protective sleeve is moved by the pre-tensioned coil spring to the distal position, in which it surrounds and shields the needle laterally. The needle protection sleeve thereby ensures that the user is not injured by the needle after the injection.
  • Spiral springs can be used in injection devices as torsion springs to drive the distribution.
  • tension or compression springs are preferred.
  • the object is achieved by an injection device with a coil spring and by a coil spring with two interconnected windings in accordance with the independent claims.
  • the injection device comprises a helical spring which has a winding which extends in an axial direction and has at least three turns, of which two adjacent turns are permanently connected at one point by a laser-welded connection in the axial direction.
  • the invention further relates to a method for connecting two turns of a helical spring for an injection device.
  • the method comprises the steps: providing a helical spring which has a winding which extends in an axial direction and has at least three turns and connecting two adjacent turns by laser welding at one point.
  • the turns can be quickly and reliably permanently connected to one another in the axial direction.
  • the connection process of the two adjacent windings can take place in less than five seconds. As a result, large quantities of the coil spring according to the invention can be produced efficiently.
  • the term “medicament” or “medical substance” encompasses any flowable medical formulation which is suitable for controlled administration by means of a cannula or hollow needle, for example a liquid, a solution, a gel or a fine suspension containing one or more medicinal active substances ,
  • a medicament can therefore be a composition with a single active ingredient or a premixed or co-formulated composition with several active ingredients from a single container.
  • the term includes in particular medicaments such as peptides (eg insulin, medication containing insulin, preparations containing GLP-1 and derived or analog preparations), proteins and hormones, biologically obtained or active substances, substances based on Hormones or genes, nutritional formulations, enzymes and other substances both in solid (suspended) or liquid form.
  • the term also includes polysaccharides, vaccines, DNA or RNA or oligonucleotides, antibodies or parts of antibodies, as well as suitable base, auxiliary and carrier substances.
  • injection device or “injector” mean a device in which the injection needle is removed from the patient's tissue after the medicinal substance has been dispensed.
  • the injection needle does not remain in the patient permanently or over a longer period of several hours.
  • a coil spring includes a winding with a plurality of turns extending in an axial direction.
  • the coil spring is formed by a helically wound elongated material, which is referred to below as a wire. It is not essential that the wire has a circular cross section. The cross section can equally well be rectangular, polygonal or elliptical.
  • the helical spring can be compressed or expanded by a linear movement along its longitudinal axis or in the axial direction.
  • the coil spring differs fundamentally from a spiral spring. The latter is formed by a band wound in a plane in a helical line, the spiral spring being able to be tensioned or relaxed by rotating one end thereof.
  • turn is understood to mean a section of the helical winding which extends through an angle equal to or less than 360 °.
  • a turn begins where a previous turn ends at an angle of 360 ° or where the elongated material begins. Accordingly, one turn ends at an angle of 360 ° or where the elongated material ends.
  • the two outermost turns of the coil spring winding extend through an angle equal to or less than 360 ° and the inner turns between the two outermost turns each extend through an angle of 360 °.
  • the term “distal” in the present description refers to a direction towards the one-sided end of the injection device.
  • proximal relates to a direction toward the rear end of the injection device, which is opposite the insertion end.
  • the injection device preferably comprises a housing and a needle protection sleeve, the needle protection sleeve being movable in the distal direction relative to the housing by means of the helical spring.
  • the coil spring can preferably be tensioned by a movement of the needle protection sleeve.
  • the coil spring can be implemented as a compression spring (tension of the coil spring by compression) or as a tension spring (tension of the coil spring by expansion).
  • the coil spring is tensioned when the needle guard is in a proximal position in which the needle tip is not shielded by the needle guard. If, on the other hand, the needle protection sleeve is in a distal position in which the needle tip is shielded by the needle protection sleeve, the coil spring is preferably relaxed or less tensioned. This significantly reduces the risk of injury from the injection needle.
  • the helical spring moves other elements of the injection device, such as, for example, a drive device for dispensing the medical substance from the syringe or a movable display or setting element.
  • the injection device comprises a spring receiving volume with an annular cross section, in which the coil spring is at least partially located.
  • the annular cross section can also be referred to as an annular channel or as a spring chamber formed by two concentrically arranged circular cylindrical surfaces.
  • the annular cross section of the spring receiving volume has, at least in sections, a cross-sectional width that is greater than 1.3 times the outer dimension of a wire of the helical spring.
  • the invention further relates to a helical spring for an injection device described above, the helical spring having a winding which extends in an axial direction and has at least three turns, two turns being inseparably connected to one another by a laser-welded connection.
  • An outermost and an adjacent or second outermost turn of the winding are advantageously connected to one another by the laser-welded connection, since the spring end or the end of the wire of the coil spring tends to tend to radially outwards or inwards when the coil spring is compressed or expanded to postpone.
  • the spring ends can be stabilized by this connection, so that a correct and complete axial compression or expansion of the coil spring is possible.
  • the outermost and the outermost turn of the winding are preferably connected to one another at both ends of the helical spring by the connection.
  • the coil spring is symmetrical, which simplifies its handling.
  • the winding is preferably formed by a wire with a circular cross section. This is readily available and the coil spring is particularly easy to wind with a wire with a circular.
  • the wire is preferably made of stainless spring steel and is also electrically conductive. Due to the electrical conductivity, the spring position can be detected, for example with an inductive or a capacitive sensor.
  • the helical spring can, for example, also be formed from a rectangular wire. In this case, however, the production is more complex due to the necessary alignment of the wire. In addition, the raw material for a coil spring made of rectangular wire is difficult to obtain.
  • the diameter of the wire is preferably less than 2 mm and is in particular between 0.3 mm and 1.2 mm.
  • the coil spring is preferably used as a compression spring, which has a spring constant of less than 0.2 N / mm.
  • the two turns are laser-welded to one another at two spaced apart points. As a result, the two turns are connected to one another in a particularly stable manner. In this case, it is also ensured that even if one of the two laser-welded connections is lost, the two turns are still connected to one another.
  • the helical spring preferably comprises at least 5 turns, preferably between 10 and 30 turns.
  • the spring in the unloaded state, when it is neither compressed nor expanded, the spring preferably has a length of less than 200 mm.
  • the outer dimension of the coil spring is preferably between 4 mm and 26 mm and in particular between 9 and 21 mm.
  • the outside dimension of the helical spring perpendicular to the axis is at least 9 mm and the connection is a maximum of 20 mm, preferably a maximum of 5 mm, spaced in the circumferential direction from one end of the wire of the helical spring.
  • the end of the wire is optimally fixed so that it cannot move radially inwards or radially outwards.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a coil spring according to the invention
  • Fig. 2a shows a sectional view through the longitudinal axis of an inventive
  • FIG. 2b shows a sectional view of the injection device offset by 90 ° about the longitudinal axis with respect to FIG. 2a;
  • 3a shows a sectional view of the injection device with the helical spring in a compressed state
  • FIG. 3b shows a sectional view of the injection device offset by FIG. 3a by 90 ° about the longitudinal axis.
  • FIG. 1 shows an overall perspective view of a helical spring 10 according to the invention.
  • the helical spring 10 is designed as a compression spring and has a winding with a total of 15 turns extending in the axial direction or in the longitudinal direction of the helical spring 10.
  • the coil spring 10 in unloaded condition a length of 1 14 mm. It also has an outside diameter of 15 mm.
  • the coil spring 10 is made of a wire with a circular cross section, which has a diameter of 0.7 mm.
  • the wire is made of spring steel with a chrome-nickel alloy and is also electrically conductive. As can be seen in FIG. 1, the two outermost turns are connected to one another by selective laser welding.
  • connection points 20a, 20b, 20c 20d The outermost or first turn and the second outermost or second turn of the winding are connected to one another by means of two connection points 20a, 20b, 20c 20d.
  • a first connection point 20a is located approximately 2 mm from one end of the wire, and this distance can also be selected to be larger.
  • a second connection point 20b is spaced 3 mm from the end of the wire or 1 mm from the first connection point.
  • connection points 20a, 20b at a first end of the coil spring corresponds to the arrangement of a third and fourth connection point 20c, 20d at a second end of the coil spring 10.
  • the coil spring 10 thus has a total of 4 connection points 20a, 20b, 20c, 20d.
  • FIGS. 2a, 2b, 3a and 3b each show a sectional view of the injection device according to the invention in the form of an auto injector 1 with a coil spring 10 according to the invention.
  • the section in each case runs through the longitudinal axis of the auto injector 1.
  • the section in FIGS. 2b and 3b is offset by 90 ° about the longitudinal axis in comparison to FIGS. 2a, 3a.
  • the arrangement and the function of the coil spring 10 in the auto-injector 1 are described below with reference to these figures.
  • the auto-injector 1 has a sleeve-shaped, elongated housing 2 with a longitudinal axis L.
  • a product container 13 with the medicament is accommodated in the housing 2.
  • the product container 13 is connected to a hollow injection needle 13a.
  • the auto-injector 1 also has a needle protection sleeve 3, which can be displaced in the proximal direction relative to the housing 2 and along the longitudinal axis L by an actuation stroke HB in an actuated position in order to trigger a product distribution.
  • the switching sleeve 15 lies against a proximal end 3a of the needle protection sleeve 3.
  • the coil spring 10 is aligned in the longitudinal direction in the auto-injector and surrounds it partially the switching sleeve 15 and the locking sleeve 8.
  • the helical spring 10 is supported with its distal end in sections on the switching sleeve 15 in the circumferential direction. A part of the switching sleeve 15 is thus arranged between the needle protection sleeve 3 and the distal end of the coil spring 10.
  • the helical spring 10 with its distal region is located in an annular channel 9a, which is formed by an outer surface of the switching sleeve 15 and an inner wall of the housing 2, as can be seen in FIG. 2a.
  • the helical spring 10 is supported with its proximal end on a protrusion 6e of a holding element 6, as can be seen in FIG. 2b.
  • the holding element 6 engages in the housing 2 in an axially displaceable and non-rotatable manner.
  • the helical spring 10 is also located in an annular channel 9b, which is formed by the outer surface of the holding element 6 and the inner wall of the housing 2.
  • the coil spring 10 is thus supported only at its distal and proximal ends.
  • the annular channels 9a, 9b are significantly wider than the diameter of the wire of the helical spring 10. In sections, the channels 9a, 9b are approximately twice as wide as the wire diameter. As a result, the turns of the coil spring 10 between the two ends of the coil spring 10 hardly touch the walls of the annular channels 9a, 9b.
  • the distal end of the needle protection sleeve 3 protrudes distally beyond the needle tip of the injection needle 13a, so that access to the needle tip is initially prevented.
  • the distal end of the needle protection sleeve 3 is placed at the puncture site of a patient, the housing 2 being displaced towards the puncture site, as a result of which the needle protection sleeve 3 moves relative to the actuation stroke HB in the proximal direction from its starting position moved to the housing 2 in the actuated position.
  • the helical spring 10 is compressed and thus tensioned, the switching sleeve 15 and the locking sleeve 8 being carried along by the needle protection sleeve 3 by the actuation stroke HB. This state can be seen in FIGS. 3a and 3b.
  • engaging members 6b of the holding element 6 are moved out of a recess 8b of the locking sleeve 8. This can make the tense Coil spring 10 partially relax and thereby accelerate the holding element 6 in the proximal direction, whereby an acoustic and / or tactile signal is generated when the holding element 6 strikes an end signal stop 5e.
  • the needle protection sleeve 3 is released for movement in the distal direction, the coil spring 10 relaxes and thereby moves the switching sleeve 15 and the needle protection sleeve 3 from the actuated position to the needle protection position around the needle protection stroke (not in the figures shown).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Injektionsvorrichtung (1) zum Verabreichen einer medizinischen Substanz, wobei die Injektionsvorrichtung (1) eine Schraubenfeder (10) umfasst, welche eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Wicklung mit mindestens drei Windungen aufweist, wobei zwei benacharte Windungen in einem Punkt durch eine lasergeschweisste Verbindung (20a) in axialer Richtung unlösbar miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung eine solche Schraubenfeder (10) und ein Verfahren zum Verbindung von zwei Windungen der Schraubenfeder (10).

Description

BESCHREIBUNG
FEDER FÜR EINE INJEKTIONSVORRICHTUNG
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der medizinischen Injektionsgeräte zur Verabreichung von flüssigen Substanzen, insbesondere von Medikamenten oder medizinischen Substanzen wie Insulin- und Hormonpräparationen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Injektionsvorrichtung mit einer Schraubenfeder und auf ein Verfahren zum Herstellen der Schraubenfeder.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Typen von Injektionsvorrichtungen zum Verabreichen von flüssigen, medizinischen Substanzen bekannt. Sogenannte als Autoinjektoren bezeichnete Injektionsvorrichtungen ermöglichen das automatische Ausschütten der medizinischen Substanz mittels einer vorgespannten Ausschüttfeder, welche über eine Kolbenstange einen Stopfen in eine Spritze drückt. Solche Autoinjektoren weisen üblicherweise eine Nadelschutzhülse auf, welche mittels einer Schraubenfeder in einer Längsrichtung zwischen einer proximalen und einer distalen Position relativ zum Gehäuse des Autoinjektors verschiebbar ist. Nach der Injektion wird die Nadelschutzhülse durch die vorgespannte Schraubenfeder in die distale Position verschoben, in welcher sie die Nadel seitlich umgibt und abschirmt. Die Nadelschutzhülse stellt dadurch sicher, dass sich der Benutzer nach der Injektion nicht durch die Nadel verletzt.
Bei herkömmlichen Schraubenfedern kann es Vorkommen, dass ein Federende oder Endbereich der Wicklung der Schraubenfeder radial nach innen oder nach aussen versetzt ist oder dass sich bei Beanspruchung der Schraubenfeder ein Federende radial nach innen oder nach aussen verschiebt. In diesem Fall bleiben bei einer axialen Komprimierung oder Expansion der Schraubenfeder nicht alle Windungen der Wicklung übereinander ausgerichtet. Die Komprimierung oder Expansion der Schraubenfeder erfolgt dann nicht vollständig bzw. nicht vollständig in gewollter axialer Richtung. Es besteht die Gefahr, dass sich einzelne Windungen miteinander verhaken, so dass sich die Schraubenfeder nicht optimal oder nicht ganz vollständig komprimieren oder expandieren lässt. Zwar kann die Feder im Gehäuse durch eine sehr eng an die Schraubenfeder anliegende Wandung geführt werden, so dass ein radiales Auslenken der Federenden nicht möglich ist. Eine solche Konstruktion ist jedoch aufwändig und erschwert zudem die Montage der Schraubenfeder. Ausserdem entstehen durch die Berührung der Feder mit der Wandung unerwünschte Reibungsverluste.
Weiter besteht die Möglichkeit mittels optischer Erkennung vor der Montage automatisiert Schraubenfedern, bei denen sich das Federende der Wicklung radial nach innen oder nach aussen versetzt ist, auszusortieren. Eine Anlage mit einer solchen optischen Erkennfunktion ist jedoch sehr teuer und macht den Montageprozess aufwändig.
In anderen technischen Gebieten wie im Gebiet der Spiralfedern können solche Probleme nicht entstehen, da die Spiralfedern üblicherweise aus einem rechteckförmigen Bandmaterial gefertigt werden. Bedingt durch die Form neigen die Federenden nicht dazu sich zu verschieben. Dadurch können bei Spiralfedern die Federenden sogar als Halterung genutzt werden. Eine solche Anwendung beschreibt beispielsweise die WO 201 1/081586 A1 . Diese Schrift offenbart eine Spiralfeder, um ein Material im aufgewickelten Zustand auf einer Rolle zu halten. Die Spiralfeder umfasst mehrere Windungen, wobei die äussersten beiden Windungen in radialer Richtung miteinander verbunden sind, um einen integrierten Rückhalter zu bilden, welcher das Federmaterial daran hindert sich in den Ausgangszustand zu entspannen. Die Windungen werden durch Laserschweissen miteinander verbunden.
Spiralfedern können bei Injektionsvorrichtungen als Torsionsfedern zum Antrieb der Ausschüttung eingesetzt werden. Für linear federbetriebene Elemente in der Injektionsvorrichtung wie beispielsweise die oben erwähnte Nadelschutzhülse sind zug- oder druckbelastete Schraubfedern jedoch bevorzugt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein sicheres und zuverlässiges Verschieben der Nadelschutzhülse innerhalb der Injektionsvorrichtung zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch eine Injektionsvorrichtung mit einer Schraubenfeder und durch eine Schraubenfeder mit zwei miteinander verbundenen Windungen gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäss Anspruch 1 umfasst die Injektionsvorrichtung eine Schraubenfeder, welche eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Wicklung mit mindestens drei Windungen aufweist, wovon zwei benachbarte Windungen in einem Punkt durch eine lasergeschweisste Verbindung in axialer Richtung unlösbar miteinander verbunden sind.
Dadurch können sich bei einer Komprimierung oder bei einer Expansion der Schraubenfeder die miteinander verbundenen Windungen nicht radial zueinander verschieben. Die Schraubenfeder behält dadurch bei Beanspruchung ihre ursprünglichen Aussenmasse bei. So ist eine optimale und vollständige Komprimierung oder Expansion in axialer Richtung möglich. Zudem besteht keine Gefahr, dass sich Windungen miteinander verhaken und somit die Schraubenfeder nicht vollständig spannbar oder entspannbar ist. Die mit der Schraubenfeder zusammenwirkenden Elemente in der Injektionsvorrichtung wie beispielsweise die Nadelschutzhülse können somit optimal durch die Schraubenfeder bewegt werden. Ein aufwändiges Aussortieren von Schraubenfedern mit Federenden, welche radial nach innen oder nach aussen versetzt sind, entfällt.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von zwei Windungen einer Schraubenfeder für eine Injektionsvorrichtung. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen einer Schraubenfeder, welche eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Wicklung mit mindestens drei Windungen aufweist und Verbinden von zwei benachbarten Windungen durch Laserschweissen in einem Punkt.
Mittels der punktuellen Laserschweissung lassen sich die Windungen rasch und zuverlässig in axialer Richtung unlösbar miteinander verbinden. So kann in einer automatisierten Fertigungsanlage der Verbindungsvorgang der zwei benachbarten Windungen in weniger als fünf Sekunden erfolgen. Dadurch lassen sich grosse Stückzahlen der erfindungsgemässen Schraubenfeder effizient hersteilen.
Der Begriff "Medikament" oder „medizinische Substanz“ umfasst in diesem Zusammenhang jede fliessfähige medizinische Formulierung, welche geeignet ist zur kontrollierten Verabreichung mittels einer Kanüle oder Hohlnadel, beispielsweise eine Flüssigkeit, eine Lösung, ein Gel oder eine feine Suspension enthaltend einen oder mehrere medizinische Wirkstoffe. Ein Medikament kann also eine Zusammensetzung mit einem einzigen Wirkstoff oder eine vorgemischte oder co-formulierte Zusammensetzung mit mehreren Wirkstoffen aus einem einzelnen Behälter sein. Der Begriff umfasst insbesondere Arzneien wie Peptide (z.B. Insuline, Insulin enthaltende Medikamente, GLP-1 enthaltende sowie abgeleitete oder analoge Zubereitungen), Proteine und Hormone, biologisch gewonnene oder aktive Wirkstoffe, Wirkstoffe auf Basis von Hormonen oder Genen, Nährformulierungen, Enzyme und weitere Substanzen sowohl in fester (suspendierter) oder flüssiger Form. Der Begriff umfasst weiter auch Polysaccharide, Vakzine, DNS oder RNS oder Oligonukleotide, Antikörper oder Teile von Antikörpern sowie geeignete Basis-, Hilfs- und Trägerstoffe.
Unter den Begriffen „Injektionsvorrichtung“ oder „Injektor“ wird in der vorliegenden Beschreibung eine Vorrichtung verstanden, bei der die Injektionsnadel nach Abgabe der medizinischen Substanz aus dem Gewebe des Patienten entfernt wird. Somit verbleibt bei einer Injektionsvorrichtung oder bei einem Injektor im Unterschied zu einem Infusionssystem die Injektionsnadel nicht permanent bzw. über einen längeren Zeitraum von mehreren Stunden im Patienten.
Eine Schraubenfeder umfasst eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Wicklung mit mehreren Windungen. Somit wird die Schraubenfeder durch ein helixförmig gewickeltes längliches Material gebildet, welches nachfolgend als Draht bezeichnet wird. Dabei ist nicht zwingend, dass der Draht einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Genauso gut kann der Querschnitt rechteckförmig, polygonförmigen oder elliptisch sein. Die Schraubenfeder ist durch eine gradlinige Bewegung entlang ihrer Längsachse oder in axialer Richtung komprimierbar oder expandierbar. Die Schraubenfeder unterscheidet sich damit in grundsätzlicher Weise von einer Spiralfeder. Letztere wird durch ein in einer Ebene in Schneckenlinie aufgewickeltes Band gebildet, wobei die Spiralfeder durch Rotation eines ihres Endes spannbar bzw. entspannbar ist.
Unter dem Begriff „Windung“ wird ein Abschnitt der schraubenförmigen Wicklung verstanden, welcher sich um einen Winkel gleich oder kleiner als 360° erstreckt. Eine Windung beginnt dort, wo eine vorhergehende Windung um einen Winkel von 360° endet oder wo das längliche Material beginnt. Entsprechend endet eine Windung nach einem Winkel von 360° oder dort, wo das längliche Material endet. Gemäss dieser Definition erstrecken sich die beiden äussersten Windungen der Wicklung der Schraubenfeder (an den Enden der Schraubenfeder) um einen Winkel gleich oder kleiner 360° und die zwischen den beiden äussersten Windungen liegenden inneren Windungen erstrecken sich je um einen Winkel von 360°.
Die Angabe„distal“ bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf eine Richtung zum einstechseitigen Ende der Injektionsvorrichtung hin. Demgegenüber bezieht sich die Angabe „proximal“ auf eine Richtung zum hinteren, dem einstechseitigen Ende gegenüberliegenden Ende der Injektionsvorrichtung hin. Vorzugsweise umfasst die Injektionsvorrichtung ein Gehäuse und eine Nadelschutzhülse, wobei die Nadelschutzhülse durch die Schraubenfeder in distaler Richtung relativ zum Gehäuse bewegbar ist. Dabei ist die Schraubenfeder vorzugsweise durch eine Bewegung der Nadelschutzhülse spannbar. Die Schraubenfeder kann als Druckfeder (Spannung der Schraubenfeder durch Kompression) oder als Zugfeder (Spannung der Schraubenfeder durch Expansion) realisiert sein.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Schraubenfeder, wenn sich die Nadelschutzhülse in einer proximalen Position befindet, in der die Nadelspitze nicht durch die Nadelschutzhülse abgeschirmt ist, gespannt. Wenn sich die Nadelschutzhülse hingegen in einer distalen Position befindet, in welcher die Nadelspitze durch die Nadelschutzhülse abgeschirmt wird, ist die Schraubenfeder bevorzugt entspannter oder weniger gespannt. Dadurch ist die Gefahr einer Verletzung durch die Injektionsnadel erheblich reduziert.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Schraubenfeder andere Elemente der Injektionsvorrichtung bewegt wie beispielsweise eine Antriebseinrichtung zum Ausschütten der medizinischen Substanz aus der Spritze oder ein bewegbares Anzeige oder Einstellelement.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Injektionsvorrichtung ein Federaufnahmevolumen mit einem kreisringförmigem Querschnitt, in welchem sich die Schraubenfeder mindestens teilweise befindet. Der kreisringförmige Querschnitt kann auch als ringförmiger Kanal oder als ein durch zwei konzentrisch angeordnete Kreiszylinderflächen gebildeter Federraum bezeichnet werden. Der der kreisringförmige Querschnitt des Federaufnahmevolumen weist mindestens abschnittsweise eine Querschnittsbreite auf, welche grösser als 1 .3 mal das Aussenmass eines Drahts der Schraubenfeder ist.
Das bedeutet, die Schraubenfeder ist nicht eng geführt im Federaufnahmevolumen, so dass die Windungen der Schraubenfeder die Wände, welche das Federaufnahmevolumen begrenzen, nicht oder kaum berühren. Dadurch wird die Reibung und damit der mechanische Verschleiss der Schraubenfeder und der Wänden reduziert. Zudem wird die Fierstellung der Elemente, welche das Federaufnahmevolumen bilden, vereinfacht, da keine engen Toleranzen eingehalten werden müssen. Ferner ermöglicht das Fedderaufnahmevolumen mit einem breiten kreisringförmigen Querschnitt eine einfache Montage der Schraubenfeder. Die Erfindung betrifft weiter eine Schraubenfeder für eine oben beschriebene Injektionsvorrichtung, wobei die Schraubenfeder eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Wicklung mit mindestens drei Windungen aufweist, wobei zwei Windungen in einem Punkt durch eine lasergeschweisste Verbindung unlösbar miteinander verbunden sind.
Mit Vorteil sind eine äusserste und eine benachbarte oder zweitäusserste Windung der Wicklung durch die lasergeschweisste Verbindung miteinander verbunden, da das Federende bzw. das Ende des Drahts der Schraubenfeder am ehesten dazu neigt, sich bei einer Komprimierung oder Expansion der Schraubenfeder radial nach aussen oder nach innen zu verschieben. Durch diese Verbindung können die Federenden stabilisiert werden, so dass eine korrekte und vollständige axiale Komprimierung oder Expansion der Schraubenfeder möglich ist.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass zwei von den äussersten Windungen verschiedene innere Windungen miteinander verbunden sind, beispielsweise die zweitäusserste und die drittäusserste Windung.
Zudem sind vorzugsweise jeweils an beiden Enden der Schraubenfeder die äusserste und die zweitäusserste Windung der Wicklung durch die Verbindung miteinander verbunden. Dadurch ist die Schraubenfeder symmetrisch, was deren Handhabung vereinfacht.
Vorzugsweise wird die Wicklung durch einen Draht mit einem kreisrunden Querschnitt gebildet. Dieser ist problemlos verfügbar und die Schraubenfeder ist mit einem Draht mit einem kreisrunden besonders gut wickelbar. Bevorzugt ist der Draht aus rostfreiem Federstahl und zudem elektrisch leitend. Durch die elektrische Leitfähigkeit kann bei Bedarf die Federstellung beispielsweise mit einem induktiven oder einem kapazitiven Sensor detektiert werden.
Alternativ kann die Schraubenfeder beispielsweise auch aus einem rechteckförmigen Draht geformt sein. Die Herstellung ist in diesem Fall jedoch durch die nötige Ausrichtung des Drahts aufwändiger. Zudem ist das Rohmaterial für eine Schraubenfeder aus rechteckförmigem Draht schwer verfügbar.
Bevorzugt ist der Durchmesser des Drahts kleiner als 2 mm und liegt insbesondere zwischen 0.3 mm und 1 .2 mm. Weiter ist die Schraubenfeder vorzugsweise als Druckfeder eingesetzt, welche eine Federkonstante von kleiner als 0.2 N/mm aufweist. In einer bevorzugten Ausführung sind die zwei Windungen an zwei voneinander beabstandeten Punkten lasergeschweisst miteinander verbunden. Die zwei Windungen sind dadurch besonders stabil miteinander verbunden. Zudem ist in diesem Fall sichergestell, dass auch bei einem Wegfall einer der zwei lasergeschweissten Verbindungen die zwei Windungen immer noch miteinander verbunden sind.
Bevorzugt umfasst die Schraubenfeder mindestens 5 Windungen, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Windungen. Zudem weist die Feder im unbelasteten Zustand, wenn sie weder komprimiert noch expandiert ist, vorzugsweise eine Länge von weniger als 200 mm auf.
Vorzugsweise beträgt das Aussenmass der Schraubenfeder zwischen 4 mm und 26mm und insbesondere zwischen 9 und 21 mm. Mit Vorteil beträgt das Aussenmass der Schraubenfeder senkrecht zur Achse mindestens 9 mm und die Verbindung ist maximal 20 mm, vorzugsweise maximal 5 mm in Umfangrichtung von einem Ende des Drahts der Schraubenfeder beabstandet. Dadurch ist das Ende des Drahts optimal fixiert, so dass es sich nicht radial nach innen oder radial nach aussen verschieben kann.
FIGUREN
In Zusammenhang mit den angehängten Figuren werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Diese sollen grundsätzliche Möglichkeiten der Erfindung aufzeigen und keinesfalls einschränkend ausgelegt werden.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Schraubenfeder; Fig. 2a zeigt eine Schnittansicht durch die Längsachse einer erfindungsgemässen
Injektionsvorrichtung mit der Schraubenfeder im entspannten Zustand;
Fig. 2b zeigt eine zu Figur 2a um 90° um die Längsachse versetzte Schnittansicht der Injektionsvorrichtung;
Fig. 3a zeigt eine Schnittansicht der Injektionsvorrichtung mit der Schraubenfeder in einem komprimierten Zustand;
Fig. 3b zeigt eine zu Figur 3a um 90° um die Längsachse versetzte Schnittansicht der Injektionsvorrichtung.
FIGURENBESCHREIBUNG Figur 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemässen Schraubenfeder 10. Die Schraubenfeder 10 ist als Druckfeder ausgebildet und weist eine sich in axialer Richtung oder in Längsrichtung der Schraubenfeder 10 erstreckende Wicklung mit insgesamt 15 Windungen auf. Dabei weist die Schraubenfeder 10 im unbelasteten Zustand eine Länge von 1 14 mm auf. Sie hat zudem einen Aussendurchmesser von 15 mm. Die Schraubenfeder 10 ist aus einem Draht mit kreisrundem Querschnitt gefertigt, welcher einen Durchmesser von 0.7 mm aufweist. Der Draht ist aus einem Federstahl mit einer Chrom-Nickel-Legierung und zudem elektrisch leitend. Wie in Figur 1 ersichtlich, sind jeweils die zwei äussersten Windungen miteinander durch punktuelles Laserschweissen verbunden.
Die äusserste oder erste Windung und die zweitäusserste oder zweite Windung der Wicklung sind miteinander mittels zwei Verbindungspunkten 20a, 20b, 20c 20d verbunden. Ein erster Verbindungspunkt 20a liegt ungefähr 2 mm von einem Ende des Drahts entfernt, wobei dieser Abstand auch grösser gewählt werden kann. Ein zweiter Verbindungspunkt 20b ist 3 mm vom Ende des Drahts oder 1 mm vom ersten Verbindungspunkt beabstandet.
Diese Anordnung der Verbindungspunkte 20a, 20b an einem ersten Ende der Schraubenfeder entspricht der Anordnung eines dritten und vierten Verbindungpunktes 20c, 20d an einem zweiten Ende der Schraubenfeder 10. Die Schraubenfeder 10 weist somit insgesamt 4 Verbindungspunkte 20a, 20b, 20c ,20d auf.
Die Figuren 2a, 2b, 3a und 3b zeigen je eine Schnittansicht der erfindungsgemässen Injektionsvorrichtung in Form eines Autoinjektors 1 mit einer erfindungsgemässen Schraubenfeder 10. In den Schnittansichten verläuft der Schnitt jeweils durch die Längsachse des Autoinjektors 1 . Der Schnitt in den Figuren 2b und 3b ist im Vergleich zu den Figuren 2a, 3a um 90° um die Längsachse versetzt. Nachfolgend wird anhand dieser Figuren die Anordnung und die Funktion der Schraubenfeder 10 im Autoinjektor 1 beschrieben.
Der Autoinjektor 1 weist ein hülsenförmiges, längliches Gehäuse 2 mit einer Längsachse L auf. Im Gehäuse 2 ist ein Produktbehälter 13 mit dem Medikament aufgenommen. An einem distalen Ende ist der Produktbehälter 13 mit einer hohlen Injektionsnadel 13a verbunden. Der Autoinjektor 1 weist weiter eine Nadelschutzhülse 3 auf, die relativ zum Gehäuse 2 und entlang der Längsachse L um einen Betätigungshub HB in proximaler Richtung in eine betätigte Position verschiebbar ist, um eine Produktausschüttung auszulösen.
Weiter befinden sich im Gehäuse 2 eine Schalthülse 15 und eine Sperrhülse 8. Die Schalthülse 15 liegt an einem proximalen Ende 3a der Nadelschutzhülse 3 an. Die Schraubenfeder 10 befindet sich in Längsrichtung ausgerichtet im Autoinjektor und umgibt teilweise die Schalthülse 15 und die Sperrhülse 8. Die Schraubenfeder 10 stützt sich mit ihrem distalen Ende in Umfangrichtung gesehen abschnittsweise an der Schalthülse 15 ab. Ein Teil der Schalthülse 15 ist somit zwischen der Nadelschutzhülse 3 und dem distalen Ende der Schraubenfeder 10 angeordnet. Dabei befindet sich die Schraubenfeder 10 mit ihrem distalen Bereich in einem ringförmigen Kanal 9a, welcher durch eine Aussenfläche der Schalthülse 15 und eine Innenwandung des Gehäuses 2 gebildet wird, erkennbar in Figur 2a. Zudem stützt sich die Schraubenfeder 10 mit ihrem proximalen Ende an einer Abragung 6e eines Halteelements 6 ab, ersichtlich in Figur 2b. Das Halteelement 6 greift axial verschiebbar und verdrehfest in das Gehäuse 2 ein. Im proximalen Bereich der Schraubenfeder 10 befindet sich die Schraubenfeder 10 ebenfalls in einem ringförmigen Kanal 9b, welcher durch die Aussenfläche des Halteelements 6 und die Innenwandung des Gehäuses 2 gebildet wird. Die Schraubenfeder 10 ist somit nur an ihrem distalen und proximalen Ende abgestützt. Die ringförmigen Kanäle 9a, 9b sind deutlich breiter als der Durchmesser des Drahts der Schraubenfeder 10. Abschnittsweise sind die Kanäle 9a, 9b ca. doppelt so breit wie der Drahtdurchmesser. Dadurch berühren die Windungen der Schraubenfeder 10 zwischen den beiden Enden der Schraubenfeder 10 die Wände der ringförmigen Kanäle 9a, 9b kaum.
In der Ausgangsposition der Nadelschutzhülse 3, wie sie in den Figuren 2a und 2b gezeigt wird, steht das distale Ende der Nadelschutzhülse 3 distal über die Nadelspitze der Injektionsnadel 13a über, so dass ein Zugriff auf die Nadelspitze zunächst verhindert wird.
Zur Verabreichung des Medikaments aus dem Produktbehälter 13 wird das distale Ende der Nadelschutzhülse 3 an die Einstichstelle eines Patienten angesetzt, wobei das Gehäuse 2 zu der Einstichstelle hin verschoben wird, wodurch sich die Nadelschutzhülse 3 aus ihrer Ausgangsposition um den Betätigungshub HB in die proximale Richtung relativ zu dem Gehäuse 2 in die betätigte Position bewegt. Hierdurch wird die Schraubenfeder 10 komprimiert und somit gespannt, wobei die Schalthülse 15 und die Sperrhülse 8 von der Nadelschutzhülse 3 um den Betätigungshub HB mitgenommen werden. Dieser Zustand ist in Figur 3a und 3b ersichtlich.
Durch diese Verschiebung der Sperrhülse 8 wird über Eingriffselemente 6a ein Vortriebsglied 7 für eine Bewegung in distaler Richtung um den Ausschütthub HA freigegeben, wodurch die Ausschüttung des Medikaments aus dem Produktbehälter 13 beginnt.
Am Ende des Ausschütthubs HA werden Eingriffsglieder 6b des Halteelements 6 aus einer Ausnehmung 8b der Sperrhülse 8 bewegt. Dadurch kann sich die gespannte Schraubenfeder 10 teilweise entspannen und dadurch das Halteelement 6 in die proximale Richtung beschleunigen, wodurch beim Auftreffen des Halteelements 6 auf einem Endsignalanschlag 5e ein akustisches und/oder taktiles Signal erzeugt wird.
Durch Abnehmen des Autoinjektors 1 von der Injektionsstelle wird die Nadelschutzhülse 3 für eine Bewegung in distaler Richtung freigegeben, die Schraubenfeder 10 entspannt sich und bewegt dadurch die Schalthülse 15 und die Nadelschutzhülse 3 aus der betätigten Position in die Nadelschutzposition um den Nadelschutzhub (in den Figuren nicht gezeigt).
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Autoinjektor
2 Gehäuse
3 Nadelschutzhülse
5e Endsignalanschlag
6 Halteelement
6a Eingriffsglied
6b Eingriffsglied
6e Abragung
7 Vortriebsglied
8 Sperrhülse
8b Ausnehmung
9a Kanal
9b Kanal
10 Schraubenfeder
13 Produktbehälter
13a Injektionsnadel
15 Schalthülse
20a erster Verbindungspunkt
20b zweiter Verbindungspunkt
20c dritter Verbindungspunkt
20d vierter Verbindungspunkt

Claims

Ansprüche
1 . Injektionsvorrichtung (1 ) zum Verabreichen einer medizinischen Substanz, die
Injektionsvorrichtung (1 ) umfassend eine Schraubenfeder (10), welche eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Wicklung mit mindestens drei Windungen aufweist, wovon zwei benachbarte Windungen in einem Punkt durch eine
lasergeschweisste Verbindung (20a) in axialer Richtung unlösbar miteinander verbunden sind.
2. Injektionsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch ein Gehäuse (2) und eine Nadelschutzhülse (3), wobei die Nadelschutzhülse (3) durch die
Schraubenfeder (10) in distaler Richtung relativ zum Gehäuse (2) bewegbar ist.
3. Injektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionsvorrichtung (10) ein Federaufnahmevolumen mit einem
kreisringförmigem Querschnitt (9a, 9b) umfasst, in welchem sich die Schraubenfeder (10) mindestens teilweise befindet, wobei der kreisringförmige Querschnitt des Federaufnahmevolumen (9a, 9b) mindestens abschnittsweise eine
Querschnittsbreite aufweist, welche grösser als 1.3 mal das Aussenmass eines Drahts der Schraubenfeder (10) ist.
4. Schraubenfeder (10) für eine Injektionsvorrichtung (1 ) zum Verabreichen einer
medizinischen Substanz, wobei die Schraubenfeder (10) eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Wicklung mit mindestens drei Windungen aufweist, wobei zwei Windungen in einem Punkt durch eine lasergeschweisste Verbindung (20a) unlösbar miteinander verbunden sind.
5. Schraubenfeder (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine
äusserste und eine zweitäusserste Windung der Wicklung durch die
lasergeschweisste Verbindung (20a) miteinander verbunden sind.
6. Schraubenfeder (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils an beiden Enden der Schraubenfeder (10) die äusserste und die zweitäusserste Windung der Wicklung durch eine lasergeschweisste Verbindung (20a, 20c) miteinander verbunden sind.
7. Schraubenfeder (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung durch einen Draht mit einem kreisrunden Querschnitt gebildet ist.
8. Schraubenfeder (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Durchmesser des Drahts kleiner als 2 mm ist und insbesondere zwischen 0.3 mm und 1.2 mm liegt.
9. Schraubenfeder (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Windungen an zwei voneinander beabstandeten Punkten (20a, 20b) lasergeschweisst miteinander verbunden sind.
10. Schraubenfeder (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (10) mindestens 5 Windungen, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Windungen umfasst.
1 1. Schraubenfeder (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aussenmass der Schraubenfeder (10) senkrecht zur Achse zwischen 4 mm und 26mm, insbesondere zwischen 9 und 21 mm beträgt.
12. Schraubenfeder (10) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Aussenmass der Schraubenfeder (10) senkrecht zur Achse mindestens 9 mm beträgt und die Verbindung (20a, 20c) maximal 20 mm, vorzugsweise maximal 5 mm in Umfangrichtung von einem Ende des Drahts der Schraubenfeder (10) beabstandet ist.
13. Verfahren zum Verbinden von zwei Windungen einer Schraubenfeder (10) für eine Injektionsvorrichtung (1 ) umfassend die Schritte: Bereitstellen einer Schraubenfeder (10), welche eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Wicklung mit mindestens drei Windungen aufweist; Verbinden von zwei benachbarten Windungen durch Laserschweissen in einem Punkt.
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