JP5185620B2 - ねじりバネ及び回転表示器を備えた注入装置 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、巻上げ式ペン型注射器等の注入装置に関し、本装置では、注入装置から放出される用量を示す数字が、一回転を超える一定の回転角度に亘って表示される。具体的には、放出される用量を示す数字は、螺旋状のトラックに沿って表示されるか、又は計数装置に表示される。本発明により、用量設定の精度が確実に向上する。

発明の背景
文献に様々の自動注入装置が紹介されている。これら自動注入装置の多くは、用量表示用バレル、又は用量表示用ホイール等を使用しており、これらは用量設定時に一回転未満の回転しかできない。用量設定時に用量表示バレルが一回転未満しか回転できないことにより、可能な角度分解能に限界が生じる。このような角度分解能の限界により、用量設定の精度にも限界が生じる。
先行技術の注入装置において、バレル又はホイールの外表面に配置される用量設定用の目盛りは、２段階ずつ増加する４２の目盛りが最高である。よって、このように、粗い目盛りにより用量の設定精度が制限される。

「一回転」式のバレル又はホイールを使用する実施例は、例えば、ＵＳ５７２５５０８、ＥＰ０３３８８０６、又はＵＳ５１０４３８０に開示されている。
ＷＯ０２／０５３２１４には、一回転を超えて回転できる用量表示バレルを備えた自動注入装置が開示されている。しかしながら、ＷＯ０２／０５３２１４による注入装置は、ピストンロッドを遠位方向へ移動させるために線形バネを使用している。線形バネを用いた注入装置においては、線形バネが注入装置の軸方向に沿って圧縮及び伸張することにより、必然的に軸方向の移動が行われることは自明である。このような線形移動を使用して、用量表示バレルの軸方向に沿った移動を容易に行うことができる。しかしながら、線形バネは、力と圧縮との関係の点では非線形性が大きい。更に、線形バネは機械的損失が比較的大きい。従って、非線形性及び比較的大きな機械的損失の問題により、線形性を有し、効率を高めた注入補助システムを有する注入装置が求められている。

前記問題は、線形バネの代わりにねじりバネを使用することによって解決可能である。ねじりバネを用いた注入装置は、注入装置から投薬量を注入する際にユーザを補助するバネの構造的性質が、軸方向運動をしないという点で、線形バネに基づくデバイスとは本質的に異なっている。ねじりバネに基づく注入装置の利点は多く、最大の利点は、ねじりバネが大きな動作範囲に亘って線形に応答することである。
よって、用量設定手順が改善され、使い勝手が向上された、ねじりバネに基づく注入装置が求められている。本発明の目的は、目盛りの範囲が広くて分解能が高い、ねじりバネに基づく注入装置を提供することである。

発明の概要
上記の目的は、本発明の第一の態様によって達成される。本発明の第一の態様による注入装置は、
−注入装置から放出される薬剤を設定するための用量設定部材に作用可能に接続するねじりバネ、及び
−用量設定部材の設定に従って注入装置から放出される用量を表示する、回転可能に装着された表示部材であって、一回転以上回転できる用量表示部材
を備える。
表示部材は、二つの終点位置の間で移動可能である。これら二つの終点位置は、表示部材の軸方向の動作範囲を画定又は設定することができる。表示部材の軸方向の動作範囲はねじりバネの線形動作範囲に、略、相当する。表示部材を二つの終点位置の間で移動させるねじりバネの動作範囲は、ねじりバネの可動範囲の一部とすることができる。つまり、利用可能な動作範囲の内、小さな線形の動作範囲だけにねじりバネを使用することができる。
表示部材は、外表面上に数字が螺旋状に配置された用量表示バレルを備える。

本発明の第一の実施形態によれば、本注入装置は、
−ハウジング、
−軸方向に駆動トラックが配置されるように外表面上にねじ山を有するピストンロッド、及び
−ピストンロッドの外表面のねじ山の一部と協働するねじ山を有する回転可能な駆動部材
を更に備え、
用量設定部材が回転可能に装着されてピストンロッドの通路を形成しており、用量設定部材が内表面に更にガイド用トラックを有し、
用量表示バレルは、用量設定部材のガイド用トラックの少なくとも一部と係合する部分を有し、用量設定部材と用量表示バレルは互いに対して可動であり、用量表示バレルの外表面が、ハウジング内部のねじ山と協働するねじ山を有することにより、用量設定部材が回転すると、用量表示バレルがハウジングに対して回転と直進移動との合成運動を行い、且つ
本注入装置が、ピストンロッドの外表面のねじ山と係合するねじ山部分を有することにより、ピストンロッドがハウジングに対して回転するとピストンロッドが軸方向に移動する。

駆動用トラックはピストンロッドの全長に亘っている必要はない。例えば、駆動トラックは、ピストンロッドの全長の一部だけに亘っていてもよい。また、ピストンロッドの駆動トラックは、ピストンロッドの軸方向に沿った窪み又は溝とすることができる。別の構成として、平坦な表面、又は相対する二つの平面とすることができる。
同様に、例えば用量表示バレルのねじ山部分の配置を別の構成に変更することができる。

本発明の第二の実施形態によれば、本注入装置は、
−ハウジング、
−軸方向に駆動トラックが配置されるように外表面上にねじ山を有するピストンロッド、及び
−ピストンロッドの外表面のねじ山の一部と協働するねじ山を有する回転可能な駆動部材
を更に備え、
用量設定部材が回転可能に装着されてピストンロッドの通路を形成しており、用量設定部材が内表面に更にガイド用トラックを有し、
用量表示バレルは、用量設定部材のガイド用トラックの少なくとも一部と係合する部分を有し、用量設定部材と用量表示バレルは互いに対して可動であり、用量表示バレルの外表面が、ハウジング内部のねじ山と協働するねじ山を有することにより、用量設定部材が回転すると、用量表示バレルがハウジングに対して回転と直進移動との合成運動を行い、且つ
注入装置がピストンロッドのトラックの少なくとも部分的に係合する部分を有することにより、ハウジングに対して駆動部材が回転すると、ピストンロッドが軸方向に沿って移動する。

駆動部材は、ラチェットを介して用量設定部材と接続する。このラチェットにより、用量設定部材は双方向に回転できるので、所定の用量の増減が可能となる。ねじりバネによってラチェットに印加される力により、用量設定部材は、いずれの地点、即ち任意の用量に留まることができる。
用量設定部材は、駆動部材から分離することができる。分離は複数の方法により行うことができる。一つの方法では、注入装置の軸に沿って用量設定部材を後退させることにより分離を行う。用量設定部材を後退させる距離は、用量設定部材又は駆動部材がラチェットの歯から離れるのに十分でなければならない。他の分離機構、例えば、用量設定部材を押す又は捻るなどの方法も使用可能である。

用量設定部材をピストンロッドの周りで回転させるとねじりバネに撓みが付与されるように、ねじりバネをハウジングと用量設定部材との間に配置することができる。ねじりバネは、ピストンロッドと同軸性の螺旋バネとすることができ、用量を設定するために用量設定部材を回転させると、撓みが付与されるように、ハウジングと用量設定部材との間に配置される。
本注入装置は更に、ロック部材がロック位置にある時、ピストンロッドとハウジングとが互いに対して回転できないようにピストンロッドを固定するロック用部材を備えることができる。このような固定は、ロック部材がピストンロッドのトラックに直接係合すること、又は駆動部材を介して係合することによって行われる。本注入装置は更に、ロック位置からロック部材を解放する解放ボタンを備えることができる。好適には、解放ボタンは注入装置の遠位方向の長さの半分の位置に配置される。

本注入装置は更に、用量表示バレルの外側の位置を画定する第一の停止部材を備えることができる。用量表示バレルのこの外側の位置は、設定可能な最大用量に相当する。用量表示バレルの別の外側の位置は、第二の停止部材によって画定され、別の用量のための停止位置を確定することができる。停止部材はハウジングの内表面と一体部分を形成することができる。

第三の実施形態において、表示部材は、外表面部に数字を有する二つ以上の表示用ホイールを有する計数器を備えることができる。第三の実施形態では、計数器は第一及び第二のホイールを有することができる。用量設定部材が回転すると、第一のホイールは、遊星歯車のような任意のギア構造を介して回転する。第一のホイールは、一ずつ増加する数字を有することができる。このホイールの全体の目盛りは、０〜９である。第一のホイールに隣接する第二のホイールも、一ずつ増加する数字を有している。しかしながら、第二のホイールは、第一のホイールの回転数を「カウント」するか、又は別の構成として、第一のホイールが１０回転すると一を「カウント」する。

次に、添付図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
本発明には様々な修正及び変形を加えることができるが、特定の実施形態を例示として添付図面に示し、これについて説明を行なう。しかしながら、本発明は、本明細書に示す特定の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に規定される本発明の概念及び範囲に含まれる全ての変形形態、均等物、及び代替品を含むものである。

最も一般的な態様において、本発明は、少なくとも一回転、即ち、３６０度を超える角度に亘って回転可能な用量設定部材と、ねじりバネとの組み合わせを備えた注入装置に関する。例えば、用量表示機構は、バレル（図１−４参照）、又は相互に連結される複数のホイール（図５参照）として実施することができ、ホイールは計数器として機能する。既知の用量表示機構より角度解像度を大きくするために、本発明の用量表示機構は、少なくとも一回転に相当する回転角度に亘って回転可能である。放出される用量が少なくとも一回転に亘って表示されることにより、用量設定用の目盛り１つ分は、少なくとも５０、６０、７０、８０、９０、１００単位を含むことができる。

図１−図３は、本発明の第一の実施形態による注入装置の断面図を示す。注入装置から放出される薬剤の用量は、用量設定部材１を回転させることによって設定される。用量設定部材１は、ねじりバネ１２を介して注入装置のハウジング５に装着されている。注入装置から放出される薬剤を設定するために用量設定部材１を回転させると、ねじりバネ１２にエネルギーが蓄積される。ロック用部材４のロックを解放するとこのエネルギーは放出され、ピストンロッド２は回転して注入装置の遠位方向に移動する。ピストンロッド２の遠位方向への移動は、ピストンロッド２が外表面にねじ山を有していることにより、ピストンロッド２自体の回転によって生じる。ピストンロッド２のねじ山は、注入装置のねじ山部分３と係合してこれと連動し、ピストンロッド２を軸に沿って遠位方向に移動させる。
本注入装置のハウジング５の内表面にはねじ山１０が設けられる。このねじ山１０は、用量表示バレル９の外表面のねじ山８と係合して協働する。用量表示バレル９は用量設定部材１のスライド用トラック１１に係合し、注入装置の軸方向に沿って前記スライド用トラック１１内をスライドすることができる。

用量を設定するため用量設定部材１を回転させると、用量表示バレル９は用量設定部材１と共に回転し、ハウジング５に対して用量表示バレル９を軸方向に移動させる。本注入装置のハウジング５には窓が設けられる。注入装置のユーザは、この窓を通して、用量表示バレル９の外表面上に設けられた数字（図示せず）から、実際の用量設定値を見ることができる。これらの数字は螺旋状に配置されている。
螺旋状に数字を配置することの利点は、用量の設定を高い角度分解能で行なうことができることである。このような高い角度分解能により、極めて高い精度で用量を設定することができる。このような高い精度は、螺旋状の配置により、用量表示バレル９の表面上に同じ高さで数字を配置する場合に比べて多くの数字を配列できることにより達成される。

注入装置から１回分の用量が放出されると、用量表示バレル９は回転して初期状態に戻る。これにより、新規に用量を設定する準備が整う。用量メータとして計数器を使用する注入装置にも同じことが当てはまる。
前述のように、ピストンロッド２はその外表面にねじ山を有している。このようにねじ山を有する外表面は、注入装置のねじ山部分３と係合して協働する。ピストンロッド２は、ピストンロッド２上のトラックと係合する駆動部材６によって駆動される。ピストンロッド２の軸方向の移動は、注入装置のねじ山部分３においてピストンロッド２が回転することによって生じる。駆動部材６はロック部材４によってロックすることができる。ロック部材４がロック位置にあるとき、駆動部材６の回転は阻止される。駆動部材６を解除するために、注入装置のユーザはバネ付きのプッシュボタン１５を押すことができる。これにより駆動部材６がハウジングのねじ山部分３においてピストンロッド２を回転させ、その結果ピストンロッド２が回転して注入装置の遠位方向に移動する。このように、駆動部材６が解放されると、注入装置は自動的に放出動作を行う。放出の間に、用量表示バレルは用量ゼロの状態に戻る。

用量設定部材１と駆動部材６は、セルフタイトニングラチェット１３を介して機械的に接続されている。好適には、セルフタイトニングラチェット１３は鋸歯状であり、セルフタイトニングフランクとしてほぼ垂直方向に向くフランクを有している。
既に設定された用量をリセット又は減量するには、一方向性ラチェット１３の歯の高さに相当する距離に亘って軸方向に後退可能に用量設定部材１を構成する。このようにして、用量設定部材１を引き戻して駆動部材６と用量設定部材１との係合を解除することにより、既に設定された用量を減少させるか、場合によってはリセットすることができる。当然のことながら、減少させる量は、用量設定部材１の回転角度（用量設定時と反対の方向への）によって決まる。
セルフタイトニングラチェットは、第一及び第二係合部分を有する個別のコンポーネントとして形成することができる。別の構成では、これら係合部の一方は、用量設定部材１又は駆動部材６との一体部分を形成することができる。

図４は、本発明の第二の実施形態を示す。第一の実施形態と比較して、駆動部材６は、ピストンロッド２の外表面上のねじ山と協働するねじ山部分を有している。第一の実施形態との主要な違いは、ピストンロッド２がハウジング５に対して回転しないことである。このような非回転性は、注入装置のハウジングが、ピストンロッド２のトラック７と少なくとも部分的に係合するキー１４を有することにより保証される。つまり、駆動部材６がハウジング５に対して自由に回転するとき、ピストンロッド２は注入装置の軸方向に沿って直線移動する。

図５は、本発明の第三の実施形態を示す。この実施形態では、第一及び第二の実施形態の用量表示バレルが、二つのホイール１５、１６を有する計数器で置換されている。基本的にホイールの数は任意であるが、図５では、説明を簡単にするため、計数器はホイールを２つだけ有している。計数器は次のように動作する。用量設定部材１を回転させると、用量設定部材１に最も近いホイール１５が任意で配置される遊星歯車１７を介して回転する。このホイールは、１ずつ増加する数字を有している。このホイール上の全体の目盛りは、０から９の目盛りに分配される１０の単位を含むことができるか、別の構成では、それぞれが０から９の目盛りを有する２つの目盛りに分配される２０の単位を含むことができる。
第一のホイール１５に隣接する第二のホイール１６も、１ずつ増加する数字を含む。しかしながら、この第二のホイールは、第一のホイールの回転数を「カウント」するか、又は別の構成として第一のホイールの１０回転を１に「カウント」する。別の構成では、第一のホイールが２０単位を有する目盛りを有する場合、第二のホイールは、第一のホイールの半回転を１に「カウント」する。

本発明による注入装置の第一の実施形態の断面図である。 本発明による注入装置の第一の実施形態の断面図である（図１を９０度回転させたもの）。 本発明の第一の実施形態の詳細な断面図である。 本発明の第二の実施形態の詳細な断面図である。 本発明の第三の実施形態の詳細な断面図である。

Claims (12)

1. −内表面にねじ山（１０）が設けられたハウジング（５）と、
   −注入装置から放出される用量を設定する用量設定部材（１）と、
   −軸方向に駆動トラック（７）が配置されるように外表面上にねじ山を有するピストンロッド（２）と、
   −ピストンロッド（２）の駆動トラック（７）またはピストンロッド（２）のねじ山の外表面と係合することによりピストンロッド（２）を駆動する回転可能な駆動部材（６）と、
   −用量設定部材（１）およびハウジング（５）に作用可能に接続され、用量を設定するための用量設定部材（１）の回転によってエネルギーが蓄積され、蓄積されたエネルギーが解放されて駆動部材（６）を回転させ、これによりピストンロッドが注入装置の遠位方向に移動して、自動的に設定用量を放出するねじりバネ（１２）とを備えた注入装置において、
   −ハウジング（５）のねじ山（１０）と係合し、少なくとも１回転に相当する角度に亘って回転可能であり、かつ、放出の間に用量ゼロの状態に戻るように構成された表示部材であって、用量の設定のために用量設定部材（１）が回転されたとき、表示部材が用量設定部材（１）とともに回転し、ハウジング（５）に対して軸方向に移動し、用量設定部材（１）の設定に応じて注入装置から放出される容量を表示部材が表示するように、用量設定部材（１）に作用可能に接続された表示部材を備えたことを特徴とする注入装置。
2. 表示部材が、表示部材の動作範囲を画定する二つの終点位置の間で移動し、前記動作範囲が前記ねじりバネの線形動作範囲と一致している、請求項１に記載の注入装置。
3. 表示部材が、外表面上に螺旋状に配置された数字を有する用量表示バレル（９）を備える、請求項１又は２に記載の注入装置。
4. −ピストンロッド（２）の駆動トラック（７）と少なくとも部分的に係合することによりピストンロッドを駆動する回転可能な駆動部材（６）
   を更に備え、
   用量設定部材（１）が回転可能に装着されてピストンロッド（２）の通路を画定しており、用量設定部材（１）の内表面がガイド用トラック（１１）を有しており、
   用量表示バレル（９）は用量設定部材（１）のガイド用トラック（１１）の少なくとも一部と係合する部分を有し、用量設定部材（１）と用量表示バレル（９）は互いに対して可動であり、用量表示バレル（９）の外表面（８）が、ハウジング（５）内部のねじ山（１０）と協働するねじ山を有することにより、用量設定部材（１）が回転すると、用量表示バレル（９）がハウジング（５）に対して回転と直線移動との合成運動を行ない、且つ注入装置が、ピストンロッド（２）の外表面のねじ山と協働するねじ山部分（３）を有することにより、ピストンロッド（２）がハウジング（５）に対して回転するとピストンロッド（２）が軸方向に移動する、請求項２又は３に記載の注入装置。
5. −ピストンロッド（２）の外表面上のねじ山の少なくとも一部と協働するねじ山部分を有する回転可能な駆動部材（６）を備え、
   用量設定部材（１）が回転可能に装着されてピストンロッド（２）の通路を画定しており、用量設定部材（１）が内表面に更にガイド用トラック（１１）を有し、
   用量表示バレル（９）は用量設定部材（１）のガイド用トラック（１１）の少なくとも一部と係合する部分を有し、用量設定部材（１）と用量表示バレル（９）は互いに対して可動であり、用量表示バレル（９）の外表面（８）が、ハウジング（５）内部のねじ山（１０）と協働するねじ山を有することにより、用量設定部材（１）が回転すると、用量表示バレル（９）がハウジング（５）に対して回転と直線移動との合成運動を行ない、且つ
   注入装置がピストンロッド（２）のトラック（７）と少なくとも部分的に係合する部分を有することにより、ハウジング（５）に対して駆動部材（６）が回転すると、ピストンロッド（２）が軸方向に移動する、請求項２又は３に記載の注入装置。
6. 駆動部材（６）が、ラチェット（１３）を介して用量設定部材（１）と接続する、請求項４又は５に記載の注入装置。
7. ねじりバネ（１２）がハウジング（５）と用量設定部材（１）との間に配置されていることにより、用量設定部材（１）がピストンロッド（２）の周りで回転すると、ねじりバネ（１２）に撓みが付与される、請求項４ないし６のいずれか１項に記載の注入装置。
8. ねじりバネ（１２）が、ピストンロッド（２）と同軸性の螺旋バネである、請求項７に記載の注入装置。
9. 更に、ロック位置にあるとき、ピストンロッド（２）とハウジング（５）との互いに対する回転を阻止するように、ピストンロッド（２）を固定するロック部材（４）を有する、請求項４ないし８のいずれか１項に記載の注入装置。
10. ロック部材（４）をロック位置から解放する解放ボタンを更に有する、請求項９に記載の注入装置。
11. 解放ボタンが、注入装置の遠位方向の長さの半分の位置に配置されている、請求項１０に記載の注入装置。
12. 最大可能用量に相当する用量表示バレル（９）の外側の位置を画定する停止部材を更に有する、請求項４ないし１１のいずれか１項に記載の注入装置。

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