JP7076106B2 - 正確で優れた精度のマイクロリットル投薬シリンジ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年４月１５日に出願された米国仮出願第６２／３２３，３４１号（タイトル：正確で優れた精度のマイクロリットル投薬シリンジ）の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、シリンジに関し、より詳細には、マイクロリットルサイズの用量の送出が可能なシリンジに関する。

複数の研究では、標準的なシリンジが正確なマイクロリットルサイズの用量を送出できない原因となるいくつかの要因が明らかとなっている。シリンダーバレル、プランジャー（押し子）ロッド、およびプランジャーシールなどの構成要素を含むほとんどの従来のシリンジは、ミリリットルの用量を送出するように設計されており、正確かつ精度よく用量を送出できない。従来のシリンジを使用してマイクロリットルサイズの用量を送出する際の変化は、しばしば、ユーザがプランジャーロッドによる移動距離を正確に制御できないことによって引き起こされる。移動距離は、投薬の開始および投薬の終了を設定することによって制御される。いくつかの研究によれば、投薬の開始および終了をより良く定義することにより、マイクロリットルサイズの用量の送出の精度を改善できることが示されている。しかし、これは精度を保証するためには不十分である。あるユーザから別のユーザへの変動、および移動距離の限界を確実に解決するための人間の固有の限界が不正確さの原因となり得る。研究によれば、この変動は目的の用量の２０％にもなることが示されている。さらに、プランジャーの移動を規定する視覚的基準と目盛りとを確立する際に、ばらつきが発生し得る製造上の問題がある。これらの変動は、ミリリットルの用量を送出する場合には無視できるが、マイクロリットルサイズの用量を送出する場合には、無視できないほどの大きな変動の原因となる。

多くの臨床および非臨床用途では、マイクロリットルサイズの用量を送出する必要がある。マイクロリットルの送出のための用途には、眼の中または上への注射可能な薬物送出、細胞内送出、放射性薬物の送出、化学療法などが含まれる。正確さと高精度であることの両方が、治療窓が狭い薬物では重要であり、正確さと精度とが不十分な場合には、注射薬物の量を治療窓外に置くことになる。場合によっては、不正確さと精度の低さとが、圧力の上昇、細胞壁の破裂など、注射部位における生物物理学的特性の変化をもたらすことがある。マイクロリットルの薬物送出の場合、標準的な医薬充填仕上げシステムまたは標準的なプレフィラブルシリンジ構成要素のいずれとも適合しないシステムは不適切な場合がある。研究によれば、硝子体内投与のためには、プレフィラブルシリンジ構成要素のみを用いたマイクロリットル送出システムの使用が、最適ではない結果をもたらすことを示した。

注射可能な物質または薬物が予め充填されているか、またはユーザが充填したかに関わらず、マイクロリットル投薬シリンジは、針または他の送出管を準備して、送出前に確実に空気が放出されていなければならない。プライミングは、一旦用量が設定された際に、確実に正確な用量を投薬するために重要である。薬物が予め充填されている（すなわち、最終ユーザによって充填されていない）場合、正確な投薬量と薬物充填の精度とを確実に切り離すために、プライミングを実施することが重要である。

従来の市販のシリンジに適合可能で、正確で優れた精度のマイクロリットルサイズの用量の設定および送出機構が必要とされており、それによって従来のシリンジで正確かつ優れた精度のマイクロリットルサイズの用量の送出が可能になる。

いくつかの実施形態によれば、正確かつ優れた精度の投薬機構は、プレフィルド式（予め取り付けられた針、ユーザが取り付けた針、引っ込み可能な針などを含む）およびユーザ充填型を含んだ多くのシリンジ構成で構成することができる。いくつかの実施形態によれば、システムは、シリンジとは独立して製造されて部分的に組み立てられ、次いでシリンジに連結されてプランジャーロッドの機能性を提供する投薬機構を含む。従って、正確な投薬機構の機能は、従来のシリンジのプランジャーロッドの特徴に類似した特徴を含むが、改良された分解能を有するため正確で優れた精度のマイクロリットルサイズの用量送出に適した用量を設定できる。

いくつかの実施形態によれば、システムは、ラグおよび歯を備えたプランジャーロッドを含むことができる。プランジャーロッドのラグは、つまみナット内の雌ねじと機械的に相互作用することがある。プランジャーロッドの歯は、歯車列の１組の歯と噛み合うことができる。プランジャーロッドの軸方向の前進により、歯車の回転を引き起こすねじり力が発生することがある。歯車は、１つ以上の追加の歯車と連結されてもよい。追加の歯車の１つの歯は、駆動ロッドの歯と噛み合うことができる。駆動ロッドは、プレフィルドシリンジバレル内に配置されてもよく、プランジャーアダプターに隣接してもよい。プランジャーアダプターは、プランジャーシールの後部にねじ込まれてもよい。つまみナットと歯車列はすべてハウジング内に配置されている。歯車は、その幾何学的中心のピンを介してハウジングに取り付けられてもよい。シリンジバレルのフランジは、ハウジング内に配置されてもよく、カバーがハウジングと嵌合して、投薬機構をシリンジに結合してもよい。

いくつかの実施形態によれば、シリンジ用のプランジャーロッドアセンブリは、第１の線形歯車を含む第１プランジャーロッド構成要素と、第２の線形歯車を含む第２プランジャーロッド構成要素と、第１の線形歯車と噛み合う複数の歯を有する第１の回転歯車と、第２の線形歯車と噛み合う第２の複数の歯を有する第２の回転歯車とを備え、上記第１の回転歯車は、第１プランジャーロッド構成要素の並進移動により第２プランジャーロッド構成要素が並進移動するように第２の回転歯車に連結されている。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素の第１量の移動により、第２プランジャーロッド構成要素が、第１の量よりも少ない第２の量の並進移動ができる。これらの実施形態のいずれにおいても、第１の回転歯車および第２の回転歯車は、複合歯車の一部であってもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１の回転歯車は、第２の回転歯車から離間していてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、第１および第２の回転歯車は、第３の回転歯車によって離間していてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、第２および第３の回転歯車は、複合歯車であってもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１の組の歯は、第１のピッチ円直径を有し、第２の組の歯は第１のピッチ円直径とは異なる第２のピッチ円直径を有することができる。これらの実施形態のいずれにおいても、第１のピッチ円直径は第２のピッチ円直径より大きくてもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１の組および第２の組の歯の内の少なくとも１つは、インボリュート歯を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、第１および第２プランジャーロッド構成要素は、シリンジバレル内に少なくとも部分的に挿入されるために構成されてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素の少なくとも一部は、半円形断面を含み、第２プランジャーロッド構成要素の少なくとも一部は、相補的な半円形断面を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素は、少なくとも１つの突出部を含むことができ、アセンブリは、少なくとも１つの突出部と係合するための回転構成要素をさらに含むことができる。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素は、回転構成要素が少なくとも１つの突出部の少なくとも１つと係合するとき、回転構成要素の回転に応じて、軸方向に並進移動するように構成されてもよい。いずれの場合でも、第１プランジャーロッド構成要素は、回転構成要素が少なくとも１つの突出部から外れた後に、第１プランジャーロッド構成要素に直接加えられた軸方向成分を有する力に応じて軸方向に並進移動するように構成されてもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、回転構成要素は、少なくとも１つの突出部に係合するための雌ねじを含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、回転構成要素は、プランジャーロッド構成要素が回転構成要素に対して軸方向位置に達するときに、少なくとも１つの突出部の１つに係合する少なくとも１つの止め具を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素の一方向の回転を防止できるように、回転構成要素と係合される少なくとも１つのラチェット構成要素を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素が第２の方向よりも第１の方向に自由度の高い回転ができるように、回転構成要素と係合する少なくとも１つのラチェット構成要素を含むことができる。

これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、シリンジバレルの端部に取り付けるためのハウジングを含むことができる。これらの実施形態のいずれかにおいて、アセンブリは、プランジャーロッドアセンブリをシリンジバレルの端部に取り付けるために、ハウジングおよびシリンジバレルの端部と係合するための固定装置を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、固定装置は、ハウジングに固定することができる。これらの実施形態のいずれにおいても、固定装置は、ハウジングの凹部内の雌ねじまたは溝と係合することができる。これらの実施形態のいずれかにおいて、第１プランジャーロッド構成要素は、ハウジング内の開口部を通って延在し、開口部の周囲は、第１プランジャーロッド構成要素の回転を防止するために、第１プランジャーロッド構成要素と係合できる。

いくつかの実施形態によれば、シリンジはバレルと、送出管と、バレル内に配置された、エラストマーまたはエラストマーを含有したプランジャーシールと、上記バレルの端部に固定されたプランジャーロッドアセンブリと、を備え、上記プランジャーロッドアセンブリは、第１の線形歯車を含む第１プランジャーロッド構成要素と、上記バレル内に少なくとも部分的に配置され、上記プランジャーシールと係合する第２プランジャーロッド構成要素と、第２の線形歯車と、第１の線形歯車に噛み合う複数の歯を有する第１の回転歯車と、第２の線形歯車に噛み合う第２の複数の歯を有する第２の回転歯車と、を備え、第１の回転歯車は、第１プランジャーロッド構成要素の並進移動により第２プランジャーロッド構成要素が並進移動するように第２の回転歯車に連結されている。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素が、軸方向に第１の量の並進移動をすることにより、第２プランジャーロッド構成要素が、軸方向に第１の量よりも少ない第２の量の並進移動ができる。これらの実施形態のいずれにおいても、第１の回転歯車および第２の回転歯車は、複合歯車の一部であってもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１の回転歯車は、第２の回転歯車から離間していてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、第１の回転歯車および第２の回転歯車は、第３の回転歯車によって離間されていてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、第２および第３の回転歯車は、複合歯車であってもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１の組の歯は、第１のピッチ円直径を有し、第２の組の歯は、第１のピッチ円直径とは異なる第２のピッチ円直径を有することができる。これらの実施形態のいずれにおいても、第１のピッチ円直径は、第２のピッチ円直径より大きくてもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１の組および第２の組の歯の少なくとも１つは、インボリュート歯を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、第１および第２プランジャーロッド構成要素は、シリンジバレル内に少なくとも部分的に挿入されるために構成されてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素の少なくとも一部は、半円形断面を含み、第２プランジャーロッド構成要素の少なくとも一部は、相補的な半円形断面を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１プランジャーロッド構成要素は、少なくとも１つの突出部を含むことができ、アセンブリは、少なくとも１つの突出部と係合するための回転構成要素をさらに含むことができる。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素は、第２の回転構成要素が少なくとも１つの突出部の少なくとも１つと係合するとき、回転構成要素の回転に応じて軸方向に並進移動するように構成されてもよい。これらの実施形態のいずれの場合でも第１プランジャーロッド構成要素は、回転構成要素が少なくとも１つの突出部から外れた後に、第１プランジャーロッド構成要素に直接加えられた軸方向成分を有する力に応じて軸方向に並進移動するように構成されてもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、回転構成要素は、少なくとも１つの突出部に係合するための雌ねじを含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、回転構成要素は、プランジャーロッド構成要素が回転構成要素に対して軸方向位置に達するときに、少なくとも１つの突出部の１つに係合する少なくとも１つの止め具を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素が一方向への回転を防止できるように、回転構成要素と係合する少なくとも１つのラチェット構成要素を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素が第２の方向よりも第１の方向に自由度の高い回転ができるように、回転構成要素と係合する少なくとも１つのラチェット構成要素を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、バレルの端部に取り付けられたハウジングを含むことができる。

これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、プランジャーロッドアセンブリをシリンジバレルの端部に固定するために、ハウジングおよびバレルの端部と係合する固定装置を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、固定装置は、ハウジングに固定することができる。これらの実施形態のいずれにおいても、固定装置は、ハウジングの凹部内の雌ねじまたは溝と係合することができる。これらの実施形態のいずれかにおいて、第１プランジャーロッド構成要素は、ハウジング内の開口部を通って延在し、開口部の周囲は、第１プランジャーロッド構成要素の回転を防止するために、第１プランジャーロッド構成要素と係合できる。これらの実施形態のいずれにおいても、シリンジは、プレフィルドシリンジまたはプレフィラブルシリンジであってもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、送出管は、取り付けられた針、取り付け可能な針、ＩＶコネクタ、取り付け可能なチューブコネクタ、または取り付け可能なマイクロニードルアレイを含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、プランジャーシールは、第２プランジャーロッド構成要素と係合するためのアダプターを含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、シリンジのためのプランジャーロッドアセンブリは、第１プランジャーロッド構成要素と、第１プランジャーロッド構成要素に対して並進移動するように構成された第２プランジャーロッド構成要素と、を備え、上記第２プランジャーロッド構成要素は、第１プランジャーロッド構成要素の並進移動に応じて第２の第２プランジャーロッド構成要素が並進移動するように第１プランジャーロッド構成要素と係合する。

これらの実施形態のいずれにおいても、第２プランジャーロッド構成要素は、少なくとも１つの回転歯車を介して第１プランジャーロッド構成要素と係合することができる。いずれの場合でも第１プランジャーロッド構成要素は、第１の線形歯車を含むことができる。第２プランジャーロッド構成要素は、第２の線形歯車を含むことができる。上記少なくとも１つの回転歯車は、上記第１の線形歯車と噛み合う、第１の組の歯を有する第１の歯車と、上記第２の線形歯車と噛み合う、第２の組の歯を有する第２の歯車とを含む。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１の歯車および第２の歯車は、複合歯車の一部であってもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、第１の歯車は第２の歯車から離間していてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素の回転により第１プランジャーロッド構成要素の軸方向に並進移動するように第１プランジャーロッド構成要素と係合して構成された回転構成要素をさらに含むことができる。

これらの実施形態のいずれにおいても、回転構成要素は、第１プランジャーロッド構成要素上の１つ以上の突出部と係合するための雌ねじを含むことができる。これらの実施形態のいずれかにおいて、第２プランジャーロッド構成要素は、第１プランジャーロッド構成要素の第１の量に応じて、軸方向に第１の量より大きい第２の量の並進移動するように第１プランジャーロッド構成要素と係合する。

これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素と係合される少なくとも１つのラチェットまたはラチェット構成要素を含むことができるため、回転構成要素の一方向の回転を防止できる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素が第２の方向よりも第１の方向に自由度の高い回転ができるように、回転構成要素と係合する少なくとも１つのラチェット構成要素を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、シリンジバレルの非患者側の端部に取り付けるためのハウジングを含むことができる。これらの実施形態のいずれかにおいて、アセンブリは、プランジャーロッドアセンブリをシリンジバレルの非患者側の端部に取り付けるために、ハウジングおよびシリンジバレルの非患者側の端部と係合するための固定装置を含むことができる。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素は、ハウジング内の開口を通って延在してもよく、開口の周囲は、第１プランジャーロッド構成要素の回転を防止するように形成されてもよい。

いくつかの実施形態によれば、シリンジは、バレルと、送出管と、に配置されたプランジャーシールと、バレルの端部に取り付けられたプランジャーロッドアセンブリとを、備え、プランジャーロッドアセンブリは、第１プランジャーロッド構成要素と、バレル内部に少なくとも部分的に配置され、かつプランジャーシールと係合している第２プランジャーロッド構成要素とを備え、第２プランジャーロッド構成要素は、第１プランジャーロッド構成要素に対して軸方向に並進移動するように構成されており、第１プランジャーロッド構成要素の並進移動に応じて第２プランジャーロッド構成要素が、軸方向に並進移動するように第１プランジャーロッド構成要素と噛合する。これらの実施形態のいずれにおいても、第２プランジャーロッド構成要素は、少なくとも１つの回転歯車を介して第１プランジャーロッド構成要素と係合することができる。いずれの場合でも第１プランジャーロッド構成要素は、第１の線形歯車を含むことができ、第２プランジャーロッド構成要素は、第２の線形歯車を含むことができ、少なくとも１つの回転歯車は、第１の線形歯車と噛み合う第１の組の歯を有する第１の歯車と、第２の線形歯車と噛み合う第２の組の歯を有する第２の歯車とを含む。

これらの実施形態のいずれにおいても、第１の歯車および第２の歯車は、複合歯車の一部であってもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、第１の歯車は第２の歯車から離間していてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、シリンジは、第１のプランジャー構成要素と係合するように構成された回転構成要素をさらに含むことができることで、回転構成要素の回転により第１プランジャーロッド構成要素が軸方向に並進移動する。これらの実施形態のいずれにおいても、回転構成要素は、第１プランジャーロッド構成要素上の１つ以上の突出部と係合するための雌ねじを含むことができる。

これらの実施形態のいずれかにおいて、第２プランジャーロッド構成要素は、第１プランジャーロッド構成要素の第１の量より大きい第２の量の並進移動に応じて、第２プランジャーロッド構成要素が第１の量の並進移動をするように第１プランジャーロッド構成要素と係合する。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素の一方向の回転を防止するように、回転構成要素と係合される少なくとも１つのラチェット構成要素を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、回転構成要素が第２の方向よりも第１の方向に自由度の高い回転ができるように回転構成要素と係合する少なくとも１つのラチェット構成要素を含むことができる。

これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、バレルの端部に取り付けられたハウジングを含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、アセンブリは、プランジャーロッドアセンブリをシリンジバレルの端部に固定するために、ハウジングおよびバレルの端部と係合される固定装置を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、第１プランジャーロッド構成要素は、ハウジング内の開口を通って延在してもよく、開口の周囲は、第１プランジャーロッド構成要素の回転を防止するように形成されてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、シリンジは、プレフィルドシリンジであってもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、送出管は、取り付けられた針、取り付け可能な針、取り付け可能な配管コネクタ、または取り付け可能なマイクロニードルアレイを含み得る。これらの実施形態のいずれにおいても、プランジャーシールは、第２プランジャーロッド構成要素と係合するためのアダプターを含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、ブリスターパックは、シリンジがＥｔＯ、Ｈ_２Ｏ_２、ＮＯ_２または気化過酢酸を用いて滅菌されている、上記の実施形態のいずれかによるプレフィルドシリンジを含む。

これらの実施形態のいずれにおいても、シリンジの外面は、最大で１ｐｐｍのＥｔＯ、Ｈ_２Ｏ_２、ＮＯ_２または気化過酢酸を含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、シリンジの外側およびブリスターパックの内側の全ＥｔＯ、Ｈ_２Ｏ_２、ＮＯ_２または気化過酢酸残留物は、最大で０.１ｍｇであってもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、シリンジは、少なくとも１０^-６の滅菌保証レベルで滅菌されていてもよい。

いくつかの実施形態によれば、上記実施形態のいずれかによるシリンジを使用して用量を送出する方法は、シリンジの送出管をバレルに対して上方に向けるステップと、回転構成要素を回転させることによってバレル内でプランジャーシールを前進させるステップと、回転構成要素が第１プランジャーロッドから外れるまで回転構成要素を回転させ続けて用量を設定するステップと、回転構成要素が第１プランジャーロッドから離脱した後、プランジャーシールを前進させるために第１プランジャーロッドの端部にユーザの力を直接加えることによって用量を送出するステップと、を含む。

これらの実施形態のいずれにおいても、上記方法は、第２の回転構成要素を回転させることによってバレル内でプランジャーシールを前進させる前に針をシリンジに取り付けるステップを含むことができる。これらの実施形態のいずれにおいても、シリンジは、プレフィルドシリンジであってもよい。

これらの実施形態のいずれにおいても、プレフィルドシリンジは、眼科用途に使用される薬物で充填されてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、１０マイクロメートル以上の大きさの目に見える微粒子の数は、薬物溶液１ミリリットル当たり５０個未満であってもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、２５マイクロメートル以上の大きさの目に見える微粒子の数は、薬物溶液１ミリリットル当たり５個未満であってもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、５０マイクロメートル以上の大きさの目に見えない微粒子の数は、薬物溶液１ミリリットル当たり２個より少なくてもよい。

本発明は、添付の図面を参照して、単なる例として以下に説明される。
第１の実施形態による投薬シリンジシステムの側面図である。 図１のシステムの断面図である。 図１のシステムの分解図である。 一実施形態による投薬機構の斜視図である。 一実施形態による、プランジャーロッドの側面図である。 一実施形態による複合歯車の斜視図である。 一実施形態によるつまみナットの斜視図である。 一実施形態によるつまみナットの断面図である。 一実施形態による駆動ロッドの斜視図である。 一実施形態による駆動ロッドの側面図である。 一実施形態によるハウジングの斜視図である。 一実施形態によるハウジングの斜視断面図である。 一実施形態によるハウジングの断面図である。 一実施形態によるハウジングの底面図である。 一実施形態によるシステムの用量設定構成を示す断面図である。 一実施形態によるシステムの用量設定構成を示す断面図である。 図１のシステムの用量送出構成を例示する断面図である。 図２のシステムの用量送出構成を例示する断面図である。 第２の実施形態における投薬シリンジシステムの透視図である。 図１２のシステムの側面図である。 用量設定構成における図１２の投薬システムの側面図である。 用量送出構成における図１２の投薬システムの側面図である。 一実施形態による投薬機構とシリンジバレルとの結合を示す斜視図である。 一実施形態による歯車列を示す斜視図である。 一実施形態による歯車列を示す側面図である。 用量設定および用量送出プロセスを示す断面図である。 用量設定および用量送出プロセスを示す断面図である。 用量設定および用量送出プロセスを示す断面図である。 一実施形態によるつまみナットとプランジャーロッドとの係合を示す。 一実施形態によるつまみナットとプランジャーロッドとの係合を示す。 一実施形態によるつまみナットとプランジャーロッドとの係合を示す。 一実施形態によるラッチェットを示す。 一実施形態によるプランジャーロッドを示す。 一実施形態による駆動ロッドを示す。 一実施形態による駆動ロッドを示す。 いくつかの実施形態による、プランジャーロッドサブアセンブリの組み立てプロセスの態様を示す分解図である。 いくつかの実施形態による、プランジャーロッドサブアセンブリの組み立てプロセスの態様を示す分解図である。

本明細書に記載されているのは、正確で優れた精度の投薬シリンジを提供するために、従来の（またはカスタムの）シリンジ本体を備えた機構を組み込んだ正確で優れた精度の投薬機構およびシステムである。いくつかの実施形態によれば、投薬機構は、ユーザの動作を、正確に制御された多成分プランジャーロッドの動きへと変換する。歯車列は、プランジャーロッド構成要素がシリンジプランジャーシールを押すことで移動する軸方向距離が、ユーザが直接関わることでプランジャーロッド構成要素が移動する軸方向距離に対して短くなるようにプランジャーロッド構成要素と結合可能である。つまみナットは、プランジャーロッド構成要素の１つと係合し、プランジャーロッド構成要素の移動距離を正確に制御する。投薬機構は、機構を従来のシリンジのプランジャーシール端部に連結するための１つ以上の機構を含むことができる。

以下の説明は、添付図面を参照して本開示の例示的な実施形態の理解を助けるために提供する。したがって、当業者であれば、特許請求された発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された例示的な実施形態の様々な変更および修正が可能であることを理解するであろう。また、一般によく知られている機能および構成の説明は、簡潔にするために省略する。

正確で、優れた精度の用量を送出するための機構、薬物送出シリンジ、または本発明の構成要素のあらゆる相対的位置を説明するために本明細書で使用される、用語「軸の」または「軸方向」は、通常、機構およびシリンジがその周りに配置可能な長手方向の軸「Ａ」を指すが、必ずしも対称的である必要はない。「半径方向」という用語は、通常、軸「Ａ」に直交するすべての方向を示す。ユーザ側の端部という用語は、通常、「Ｕ」と印した端部を示し、患者側の端部は、通常、「Ｐ」と印した端部を示す。本明細書で使用される場合、用語「ガラス」は、医薬品位の用途での使用に適した別の類似の化学的に不活性な材料を含むと理解される。医薬品位の用途での使用に適した化学的に不活性な材料とは、通常、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、および薬剤プレフィラブルシリンジで使用される同等の物等の特定の非反応性ポリマーを含む（ただし特定の非反応性ポリマーに限定しない）、Ｉ型ホウケイ酸ガラス、石英を通常必要とする。これらのシリンジは、眼科用薬物として適用するために目に見えない微粒子の除去などの追加の処理が必要になる場合がある。プラスチックはまた、皮下シリンジに使用されるポリプロピレン、ポリカーボネートなどのポリマーを指す。用語「エラストマー」、「エラストマー系」または「エラストマー系材料」は、シリンジのプランジャーシールの製造に一般的に使用される。これには、特定の医薬用途として化学的不活性を与えるためにコーティングされる得るプランジャーシールも含まれる。「流体」は主に水を意味するが、ポリエチレングリコール、溶液中に懸濁した固体、溶液中の非混和性物質などの溶液を示す場合があり、ニュートンおよび非ニュートン液体も同様に示す。これらの全てはシリンジを用いて注射可能である。針を備えたシステムの安全性は、格納式の針機構または針のための外部のシース／カバーのいずれかを用いて実施された場合のものと捉えることができる。使用する針が投与用である場合、針は典型的にはステンレス鋼で作られる。当該針はまた、マイクロニードル及びマイクロニードルアレイを含む。使用される針のサイズは、直径が２１Ｇから４０Ｇ、長さが１インチまでの範囲のものが可能である。皮下、静脈内、皮内、硝子体内、眼内、脈絡膜上、結膜下、腫瘍内、細胞内、局所などで投与可能である。

正確で高精度で注射可能な用量を設定し送出するための機構、およびそのような機構を組み込むことが可能な薬物送出シリンジの実施形態を以下に記載する。このようなデバイスは、安全で使いやすく、審美的に魅力的であり、研究者、獣医従事者、および他の臨床実務家を含むユーザの人間工学的考察ごとに設計できる。最小限のトレーニング、または、トレーニングを要することなく、デバイスの起動、操作および処分が可能な人間工学的特徴が含まれてもよい。用量制御機構、流体送出シリンジ、およびそれぞれの構成要素の実施形態は、添付図面を参照して本明細書でさらに説明される。

図１～図３は、第１の実施形態による、正確で優れた精度の用量送出機構を組み込んだシリンジベースのシステム１００を示す。システム１００は、プランジャーロッドサブアセンブリ１０１、プレフィラブルシリンジ１０２、プランジャーシールアダプター１０３、およびカバー１０４を含む。カバー１０４は、カバー１０４上の雄ネジ１０５とハウジング１０６のバレル開口端上の雌ネジ１０７との係合によって、プランジャーロッドサブアセンブリ１０１に固定される。他の実施形態では、カバー１０４は、圧入、スナップオン機能、留め具などを含む他の手段を用いてハウジング１０６に固定することができる。いくつかの実施形態によれば、プレフィラブルシリンジは、ルアーロックアダプター１０８または針付針／予め取り付けられた針を含むことができる。いくつかの実施形態では、シリンジの代わりにカートリッジを使用することができる。いくつかの実施形態では、局所送出または鼻腔内送出を可能にする送出アダプターを使用することができる。プレフィラブルシリンジ１０２は、ダウコーニング３６０のようなシリコーンオイルでシリンジバレル１０９の内側を噴霧可能で、潤滑させることができる。あるいは、ダウコーニング３６５のようなシリコーンエマルションでスプレーすることもできる。シリンジを高温で焼成する場合、シリコーンをシリンジバレル１０９の内側で焼くこともできる。

いくつかの実施形態によれば、プランジャーロッドサブアセンブリ１０１は、その実施形態が図４に別個に示されているように、プランジャーロッド１１０および駆動ロッド１１２を含む多成分プランジャーロッドを含む。プランジャーロッドサブアセンブリ１０１はまた、ハウジング１０６、歯車１１１、駆動ロッド１１２、つまみナット１１３、およびばね１１４もまた含む。

プランジャーロッド１１０は、その長さの一部に沿って１組の線形歯１２８を含む（図５）。歯１２８は、歯車１１１上のより広いピッチの第１の組の歯１１８と噛み合う。歯車１１１は、回転可能にハウジングに固定されているが、並進移動できない。このため、プランジャーロッド１１０の直線移動により、歯車１１１が回転する。歯車１１１は、駆動ロッド１１２上の１組の線形歯１２４と噛み合うより狭いピッチの第２の組の歯１２０を有する複合歯車（図６）である。したがって、歯車１１１の回転により、駆動ロッド１１２が患者側の「Ｐ」方向に軸的に前進し、プランジャーアダプター１３６の非患者側の面を押すこととなる。これにより、充填された流体１３３が押し出され、針１３９（または他の構成要素）の先端を介して充填される。複合歯車の２組の歯の間のピッチの違いにより、駆動ロッド１１２はプランジャーロッド１１０よりも僅かな量だけ前進する。さらにユーザの力が、プランジャーシール１３２を直接的に押すのに要する力よりも少なくて済むという機械的利点がある。他の実施形態では、歯車１１１の構成は、より狭いピッチの歯がプランジャーロッドと相互に干渉し、より広いピッチの歯が駆動ロッドと相互に干渉するような逆の構成であってもよい。

プランジャーロッド１１０はまた、つまみナット１１３（図７Ａ、図７Ｂ）の雌ねじ１３１と係合する複数の投薬ペグ１２９を含む。プランジャーロッド１１０の少なくとも一部は、プランジャーロッド１１０の回転を防止するハウジング内の相補的な開口内に嵌合する非円形断面を含むことができる。プランジャーロッド１１０の回転が抑制された状態で、つまみナット１１３の回転により、プランジャーロッド１１０が軸方向に移動する。投薬ペグ１２９と雌ねじ１３１との係合により、またユーザがプランジャーロッド１１０を押すことでプランジャーロッド１１０を軸方向に前進させることも防ぐ。つまみナット１１３の回転によるプランジャーロッド１１０の継続的な軸方向の前進により、つまみナット１１３の雌ねじ１３１が遠ざかるため、投薬ペグ１４２（プランジャーロッド１１０のユーザ側の端部に最も近い投薬ペグ）が最後尾に位置する。一旦遠ざかると、ユーザがプランジャーロッド１１０を押しても、既につまみナット１１３により、プランジャーロッド１１０の直線方向の前進を防ぐことはできない。いくつかの実施形態によれば、シリンジバレル１０９内のプランジャーロッド１１０の向きを維持する補助としてのラグ１３０が、プランジャーロッド１１０に設けられる。

プランジャーロッドサブアセンブリ１０１の組み立ては、バネ１１４をつまみナット１１３のキャビティであるシート１１５に配置する工程を含むことができる。歯車１１１は、より広いピッチの歯１１８の背面１１７がハウジング１０６に当接するように、円筒状のピン１１６を用いてハウジング１０６に取り付けることができる。ピン１１６とハウジング１０６の２つの穴１２２、１２３との間で干渉が生じるため、確実に回転的なスリップが起きることはない。歯車１１１は、ピン１１６の軸の周りを自由に回転できる。

つまみナット１１３の内側のばね１１４は、ばね１１４の開放側がシステムの患者側の端部「Ｐ」に面するように、開口部１２６を通る組立体としてハウジング１０６の内部で摺動可能である。ばね１１４は、構成部品の公差から生じる軸方向の自由な動きを低減するために、つまみナット１１３をハウジングに予め装填することができる。駆動ロッド１１２は、駆動ロッド１１２上の歯１２４がより狭いピッチの歯１２０と相互作用するように患者側の端部Ｐから挿入されてもよい。駆動ロッド１１２（図８Ａおよび図８Ｂ）上の肩部１２５がハウジング１０６の表面に接触するとき、駆動ロッド１１２は、ハードストップまで完全に押し込み可能である。次いで、プランジャーロッド１１０は、ハウジング１０６内の背面キャビティ１２７（図９Ａ～図９Ｄ参照）を通って挿入されると、その結果、歯１２８は、ユーザ側の端部「Ｕ」から離れて、より広いピッチの歯１１８と相互作用する。プランジャーロッド１１０のペグまたはラグ１２９は、つまみナット１１３の一方向の回転によりプランジャーロッド１１０を患者側の端部「Ｐ」の方向に前進させるように、つまみナット１１３の雌ねじ１３１と相互干渉する。ハウジング１０６の背面キャビティ１２７の形状は、プランジャーロッド１１０の断面と一致しており、プランジャーロッド１１０の回転を防止するように設計されている。プランジャーロッドサブアセンブリ１０１はこの段階で組み立てが完了している。

いくつかの実施形態によれば、プレフィルドシリンジを組み立てるために、流体１３３をシリンジの非患者側の端部から充填し、次に実質的にエラストマーのプランジャーシール１３２を非患者側の端部から患者側の端部に挿入する。これによってシリンジが充填される。プランジャーアダプター１３６は、適合する相補的なねじ山１３７を有するプランジャーシール１３２の後部にねじ込まれてもよい。プランジャーロッドサブアセンブリ１０１をこのプレフィルドシリンジに取り付けるために、プランジャーロッドサブアセンブリ１０１の患者側の端部「Ｐ」は、シリンジバレル１０９内のプレフィルドシリンジのユーザ側の端部「Ｕ」から挿入可能である。ユーザ側の端部「Ｕ」に向けられたねじ山１０５を有するカバー１０４は、ハウジング上のねじ山１０７と噛み合うまで、シリンジバレル１０９の全長にわたって摺動できる。カバーは締め付けられるまで回すことができる。これによって正確で優れた精度のシリンジを用いた投薬システム１００が完全に組み立てられる。この組み立てられたシステムでは、ユーザの使用準備が整っており、二次包装の準備が整っており、および／または特定の用途に必要とされるような最終滅菌の準備が整っている。

この実施形態では、使用準備ができたとき、ユーザは、シリンジのルアーロックアダプター１０８を捻じってオンにすることにより、針１３９を取り付けることができる。シリンジの患者側の端部「Ｐ」を上向きに向けることによって、ユーザは、つまみナット１１３を回転させることで用量を設定する。溝状特徴部１４０は、より正確な把持及び触感を可能にするために、つまみナット１１３の外側湾曲表面上に設けられてもよい。つまみナット１１３の背面表面上のマーキング１４１は、ユーザが用量を設定するためのつまみナット１１３の回転方向を視覚的に示すことができる。つまみナット１１３が回転すると、雌ねじ１３１は、プランジャーロッド１１０上のペグまたはラグ１２９のためのガイドとして機能するため、プランジャーロッド１１０が前進する。

ユーザがつまみナット１１３を回転し続けると、用量設定ペグ１４２（最後のペグ）がつまみナット１１３内のネジ山１３１から出るまで、プランジャーロッド１１０は軸方向に「Ｐ」の方向で前進する。この時点の後では、つまみナット１１３をさらに回転させても、プランジャーロッド１１０が軸方向に並進移動せず、それ以上流体は投与されない。用量はこの時点で設定されたことになる。本構成は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示される。ユーザは、送出するため針を標的部位に挿入し、つまみレスト１３８の下面１４３がハウジング１０６の表面１４４に接触するまで、つまみレスト１３８をプランジャーロッド１１０上に押し込む。本構成は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示される。この時点で正確で精度よく用量が供給されたのでシステム１００は安全に廃棄できる。

図１２～図１５は、第２の実施形態による、正確で高精度の用量送出機構を組み込んだシリンジベースのシステム１０００を示す。システム１０００は、プレフィラブルシリンジ１００２に連結されたプランジャーロッドサブアセンブリ１００１を含む。プレフィラブルシリンジ１００２は、ルアーロックアダプター１００８およびプランジャーシール１０３２を含み得る。プレフィラブルシリンジ１００２は、図示を目的として図１２にキャップを備えたプレフィラブルシリンジ１００２が示され、図１３において針を備えたプレフィラブルシリンジ１００２が示される。プランジャーシールアダプター１０１０は、プランジャーシール１０３２とプランジャーロッドサブアセンブリ１００１との間で相互に干渉して機能するように、プレフィラブルシリンジ１００２に設けられてもよい。

プランジャーロッドサブアセンブリ１００１は、プレフィラブルシリンジのユーザ側の端部に固定される。プランジャーロッドサブアセンブリ１００１は、用量送出中にプランジャーシール１０３２を（例えば、プランジャーシールアダプター１００３を介して）駆動する駆動ロッド１０１２と、用量送出中にユーザが押すことによって駆動されるプランジャーロッド１０１０とを含む。プランジャーロッドサブアセンブリ１００１はまた、ハウジング１００６、ハウジングクリップ１００４およびつまみナット１０１３を含む。システム１０００の動作は、ユーザがつまみナット１０１３を回転させて用量を設定し、次にプランジャーロッド１０１０を押して用量を送出するという点でシステム１００の動作と同様である。ハウジング１００６は、用量設定のためにつまみナット１０１３の回転方向を示すインジケータ１０４０を含むことができる。つまみナット１０１３の回転による、つまみナット１０１３上の雌ねじとプランジャーロッド１０１０上の投薬ラグ１０２９との係合により、プランジャーロッド１０１０が前進する。プランジャーロッド１０１０の前進により、プランジャーロッド１０１０と駆動ロッド１０１２との運動を連結する歯車列を介して駆動ロッド１０１２が前進する。投薬ラグ１０２９がつまみナット１０１３上の雌ねじを一旦除去すると、用量が設定される。プランジャーロッド１０１０のユーザ側の端部をユーザが押すことでプランジャーロッド１０１０が完全に前進し、続いて駆動ロッド１０１２によってプランジャーシール１０３２が押されることで設定用量を吐出する。

図１４Ａは、用量設定構成システム１０００を示す。プランジャーロッド１０１０は、投薬ラグ１０２９がつまみナット１０１３上の雌ねじを除去した点までハウジング１００６内の前進を完了している。図示された実施形態では、用量表示１０４２（「２０」）は、用量の設定完了および／または設定された上記用量の量を表示するので、ハウジング１００６の側面の窓１０４４を通して見ることができる。図１４Ｂは、用量送出構成システム１０００を示す。ユーザがプランジャーロッド１０１０のつまみレスト１０３８を押すと、プランジャーロッド１０１０は、ハウジング１００６に対して完全に押し下げられた位置まで前進する。プランジャーロッド１０１０の患者側の端部は、シリンジバレル１００９内の前進を完了した。駆動ロッド１０１２、プランジャーシールアダプター１００３、およびプランジャーシール１０３２は、また、以下により詳細に説明するように、歯車列の歯車が減速するため、プランジャーロッド１０１０よりも短い距離、シリンジバレル１００９内の前進が完了している。したがって、プランジャーロッド１０１０の移動量「Ｘ」は、駆動ロッド１０１２の移動量「Ｙ」より大きい。示された実施形態では、窓１０４４を介して表示される用量表示１０４２は、「０」である。これは、設定された用量が完全に供給を完了したことを示す。

図１５は、いくつかの実施形態による、シリンジバレル１００９上へのプランジャーロッドサブアセンブリ１００１のアセンブリを示す。プランジャーロッドサブアセンブリ１００１の患者側の端部は、シリンジバレル１００９のユーザ側の端部から挿入することができる。クリップ１００４は、シリンジバレル１００９の周りに配置される。クリップ１００４は、１つまたは複数のペグまたは他の位置合わせ機能部で互いに位置合わせすることができる２つの部品で形成可能である。いくつかの実施形態では、部品は、例えば、位置合わせ機能部の締まり嵌合部を介して一緒にスナップ嵌めされる。クリップ片は、任意の適切な方法を使用して互いにねじ止めされても、互いに接着されてもよいし、または別の方法で互いに固定されてもよい。いくつかの実施形態では、クリップ１００４は、システム１００のカバー１０４のような一体部品である。クリップ１００４がシリンジバレル１００９の周りに配置されると、クリップ１００４は、シリンジバレル１００９のユーザ側の端部に向かって摺動し、ハウジング１００６の開出端部と相互作用する。クリップ１００４は、タブ１０４６が溝１０４８に一旦係合すると、回転クリップ１００４（例えば、４分の１回転）がハウジング１００６、シリンジバレル１００９、及びクリップ１００４を一緒に係止するように、ハウジング１００６の患者側の内面の溝１０４８と係合する１つ以上のタブ１０４６を含むことができる。いくつかの実施形態では、クリップ１００４は、ハウジング上の雌ねじと噛み合う雄ねじを含む（例えば、上述のシステム１００と同様）。いくつかの実施形態では、クリップ１００４は、ハウジング１００６内でクリップ１００４を回転させるために、スパナレンチのようなツールを挿入できる１つ以上の凹部を含む。いくつかの実施形態では、１つ以上のクリップ１００４およびハウジング１００６の弾性（コンプライアンス）により（例えば、タブ１０４６の弾性）、一旦クリップ１００４がハウジング１００６内に締め付けられると、ハウジング、カバーおよびシリンジバレルがプレロードされる。これによって構成要素間の自由な動きを除去する。いくつかの実施形態では、弾性を有する構成要素（波形ばね、コイルバネ、ガスケットなど）が、シリンジバレルとハウジングとの係合部をプレロードするために含まれている。

図１６Ａおよび図１６Ｂは、いくつかの実施形態による、プランジャーロッド１０１０および駆動ロッド１０１２を連結する歯車列１０１１を示す。歯車列１０１１は、回転歯車１０６０と、より弱い力の歯車１０６２と、より強い力の歯車１０６４と、を含む。より弱い力の歯車１０６２と、より強い力の歯車１０６４とは両方とも複合歯車であり、それぞれが２組の歯を有する。回転歯車１０６０は、その回転軸を介してハウジングにピン止めされており、プランジャーロッド１０１０の１組の歯に噛み合う歯を含むことで、プランジャーロッド１０１０の直線的な動きにより回転歯車１０６０を回転運動させることができる。回転歯車１０６０上の歯は、より弱い力の歯車１０６２上の第１の組の歯１０６２Ａと噛み合っており、ハウジングに固定もされていることで、回転歯車１０６０の回転によりより弱い力の歯車１０６２を回転させる。より弱い力の歯車１０６２は、もう一方の側面上に第２の組の歯１０６２（図１７Ａを参照）を含む。第２の組の歯１０６２Ｂは、ハウジング１００６に固定されたより強い力の歯車１０６４上の第１の組の歯１０６４Ａと噛み合うため、より弱い力の歯車１０６２の回転によって、より強い力の歯車１０６４が回転する。より強い力の歯車１０６４は、他方の側に第２の組の歯１０６４Ｂを含む（図１７Ａ参照）。第２の組の歯１０６４Ｂは、駆動ロッド１０１２上の１組の線形歯１０２４と噛み合うため、より強い力の歯車１０６４の回転により駆動ロッド１０１２が線形運動する。したがって、歯車列１０１１は、プランジャーロッド１０１０の線形運動を駆動ロッド１０１２の線形運動に変換する。

歯車列は、プランジャーロッドに対する駆動ロッドのストロークの低減および歯車の構成による機械的な利点を達成できるように構成できる。図示されているように、より弱い力の歯車１０６２上の第１の組の歯１０６２Ａのピッチは、より弱い力の歯車１０６２が、回転歯車１０６０よりも少ない回転数で回転するように、回転歯車１０６０上の歯のピッチより大きくてもよい。第２の組の歯１０６２Ｂのピッチは、第１の組の歯１０６２Ａのピッチよりも小さくてもよい。より強い力の歯車１０６４上の第１の組の歯１０６４Ａのピッチは、第２の組の歯１０６２Ａのピッチより大きくてもよく、より強い力の歯車１０６４上の第２の組の歯１０６４Ｂのピッチは、第１の組の歯１０６４Ａのピッチよりも小さくてよい。この構成により、プランジャーロッド１０１０が移動する量の一部の量の移動を駆動ロッド１０１２がするため、プランジャーロッド１０１０を押し下げるのに必要な力が、仮に歯車列を設けなかった場合の力よりも小さくなるという機械的利点がある。

当業者であれば、歯車列は、歯車の減速、機械的利点、小型化などの設計要件を達成するために、歯車を任意に適切に組み合わせることで構成できることを容易に理解するであろう。例えば、いくつかの実施形態によれば、歯車列は、上述したシステム１００の歯車１０１のようなただ１つの複合歯車を含むだけでもよい。歯車列は、２つの歯車または４つ以上の歯車を含んでいてもよい。いずれの歯車も歯が単一ピッチで構成されていてもよく、歯が複数のピッチで構成されていてもよい。歯車列は、遊び歯車、遊星歯車、または任意の他の適切な歯車または歯車配置を含むことができる。さらに、実施形態は、駆動ロッドの軸方向移動がプランジャーロッドの軸方向移動よりも大きくなるように、上述の歯車の減速とは反対に歯車を加速させるように構成してもよい。

図１７Ａ～図１７Ｃは、いくつかの実施形態による、システム１０００の用量設定構成および用量供給構成を例示する断面図である。図１７Ａは、用量が設定される前の、「送
達された」状態のシステム１０００を示す。この状態では、プランジャーロッド１０１０上の少なくとも１つの投薬ラグ１０２９とつまみナット１０１３の雌ネジとが係合しているため、ユーザがプランジャーロッド１０１０を押しても、プランジャーロッド１０１０を押し込むことはできない。用量を設定するために、ユーザは、つまみナット１０１３を（例えばインジケータ１０４０によって示されるように）用量設定方向に回転させることで、つまみナット１０１３の雌ねじが投薬ラグ１０２９（ひいてはプランジャーロッド１０１０）を前進させる。

図１７Ｂにおいて、システム１０００は、用量が設定された状態が示されている。示されるように、プランジャーロッド１０１０は、患者側の端部に向かって移動しているが、まだつまみレスト１０３８はハウジングから離間したままである。歯車列１０１１の作用により、駆動ロッド１０１２は、シリンジバレル１００９内に進入するが、上述した歯車列１０１１の歯車が減速するため、進入距離はより短くなる。図１７Ｂには示されていないが、全ての投薬ラグ１０２９は、つまみナット１０１３の雌ネジを緩めることで、つまみナット１０１３が用量設定方向にさらに回転するが、プランジャーロッド１０１０がそれ以上前進しなくなる。いくつかの実施形態では、つまみナット１０１３は、つまみナット１０１３のさらなる回転を防止するために投薬ラグ１０２９と係合する１つ以上の止め具が含まれている。下記により詳細に記載するように、これにより投薬量が設定されたことをユーザに知らせることができることで、プランジャーロッド１０１０の正確な位置決めをすることができる。この時点で、システム１０００は、設定された用量を投薬する準備が整っている。図１７Ｃは、投薬された構成のシステム１０００を示す。プランジャーロッド１０１０は、上記つまみレスト１０３８がハウジング１００６のユーザ側の端部に当接するための十分な前進をした。図示されているように、駆動ロッド１０１２、プランジャーシールアダプター１００３、およびプランジャーシール１０３２は、シリンジバレル１００９内で前進し、設定された用量を放出する。十分に明らかなように、送出される用量は、用量送出プロセス中の駆動ロッド１０１０のストロークに比例する。用量の送出中の駆動ロッド１０１２のストロークは、歯車列の構成によって制御され、さらに、プランジャーロッドの用量送出ストロークを決定する、最後の投薬ラグ１０２９とつまみレスト１０３８の下面との間の距離によっても制御される。したがって、駆動ロッドのストロークは、投薬ラグの構成および歯車列の構成毎に、特定の用途に合わせて調整することができる。

図１８Ａ～図１８Ｃは、いくつかの実施形態による、プランジャーロッド１０１０とつまみナット１０１３との間の係合を示す。図１８Ａは、システムが用量設定位置であるときのプランジャーロッド１０１０とつまみナット１０１３との相対的位置を示す。プランジャーロッド１０１０には、２つの側部に投薬ラグ１０２９が含まれており、プランジャーロッド１０１０につり合いのとれた負荷を提供する。この実施形態では、第２の側部は、第１の側部よりも少ないラグを含む。最後尾のラグ１０５０Ａおよび１０５０Ｂは、両方とも、つまみナット１０１３（図１８Ｂ）内の溝１０３１から現れ、溝１０３１の端部の止め具１０５４Ａおよび止め具１０５４Ｂに接している。これらの止め具は、用量設定方向（図１８Ａの矢印によって示される方向）のつまみナットの回転を防止する。止め具を設けることにより、つまみナットに対するラグの相対位置を正確に制御することができることで、プランジャーロッド１０１０の軸方向位置を正確に制御できる。

図示された実施形態によれば、プランジャーロッド１０１０は、用量が設定され、用量送出が完了したことの通知をユーザに知らせるために、ハウジング１００６の側面上の窓１０４４を介して表示することができる投薬表示部１０４２を側面に含む。例として、用量が設定されると（図１７Ｂ）、用量が適切に設定されたことをユーザに表示するために、（本実施形態では）数値「２０」が窓１０４４を介して現れる。投薬量の設定が完了し、プランジャーロッド１０１０が用量送出中にハウジング１００６内をさらに進むと、「２０」の目盛りが、軸方向に窓１０４４から外に向かってに移動し、「０」の目盛りが、軸方向に窓１０４４内部に向かって移動する。窓１０４４内部における「０」の目盛りの位置は、用量が完全に送出されたことをユーザに示し得る。

図１９は、ハウジング上の歯止め部１０５６と、ハウジング１００６、つまみナット１０１３側の溝１０５８とを示す。このラチェット係合は、つまみナット１０１３が用量設定方向とは反対の方向に回転するのを防止し、用量設定プロセスの聴覚および／または触覚表示を提供するという二つの目的を果たす。ラチェット係合はまた、つまみナットの軸方向の位置決めを制御するために、つまみナット１０１３をハウジングに押し付けるように働くことができる。歯止め部１０５６は、つまみナット１０１３の溝１０５８内に押し込まれるように構成されている。歯止め部の一方の面は、つまみナット１０１３が用量設定方向に回転すると、歯止め部がそれぞれの溝１０５８から乗り上げるように構成されている。さらに、歯止め部は、次の溝１０５８にスナップバックし、つまみナット１０１３の動きの聴覚および／または触覚表示を提供する。いくつかの実施形態では、歯止め部１０５６の反対側の面は、歯止め部が溝１０５８内に留まり、プランジャーロッド１０１０が用量設定方向にのみ前進でき、つまみナット１０１３が反対方向に回転できないように構成されている。いくつかの実施形態では、歯止め部１０５６の対向面は、歯止め部がつまみナット１０１３の逆方向の回転を妨げるが、つまみナットに十分な回転力が加えられると溝１０５８から持ち上がるように構成されている。このようにして、つまみナットを反対に回転させることができるが、つまみナットを回転させるのに必要な力は、つまみナットを用量設定方向に回転させるのに必要な力よりも大きい。いくつかの実施形態では、歯止め部１０５６の反対面は、歯止め部がつまみナット１０１３の回転を妨げるか、または用量設定方向の回転を妨げる量と最大でも同じ量の逆回転を妨げるように構成される。このようにして、ラチェットは、聴覚および／または触覚のフィードバックを提供するが、通常、一方向またはもう一方の方向の回転は望ましくない。

いくつかの実施形態による、プランジャーロッド１０１０の斜視図である。プランジャーロッド１０１０は、上述したように、プランジャーロッド１０１０の側方位置をシリンジバレル１００９内に維持するためのスペーシングペグ１０３０を含む。プランジャーロッド１０１０は、つまみレスト１０３８に最も近いシャフトの一部に沿った長手方向の溝１０７０を含む。プランジャーロッドサブアセンブリが組み立てられるとき、弱い力及び強い力の歯車の一部がこの溝内に配置される。プランジャーロッド１０１０は、プランジャーロッド１０１０の長手方向の軸に垂直な断面が半円形であるような切欠部１０７２を含む。切欠部１０７２は、相補的な半円形断面を有する駆動ロッド１０１２の一部分に沿って摺動するための支持面を提供する。図２０Ｂ、図２０Ｃに図示されるいくつかの実施形態によれば、駆動ロッド１０１２は、より強い力の歯車１０６４の第２の組の歯１０６４Ｂと噛み合う１組の線形歯１０２４を含む。駆動ロッド１０１２の一部の断面輪郭は、プランジャーロッド１０１０の切欠部１０７２に嵌合して摺動するように構成される。それによって、プランジャーロッドと駆動ロッドとの間で確実に滑らかな相対的な軸方向運動ができ、かつ横方向の機構的な遊びが低減される。駆動ロッド１０１２は、駆動ロッド１０１２をシリンジバレル１００９内に同心状に配置するための補助となる円筒状の端部部分を含んでいてもよい。

図２１Ａ、図２１Ｂは、いくつかの実施形態による、プランジャーロッドサブアセンブリ１００１の組立プロセスの態様を示す分解図である。図示の実施形態では、ハウジング１００６は、本体１０８０Ａ、バックカバー１０８０Ｂ、フロントカバー１０８０Ｃ、およびトップカバー１０８０Ｄの４つの構成要素を含む。フロントカバー１０８０Ｃのピン１０８２は、バックカバー１０８０Ｂの対応する穿孔１０８３に嵌合して、フロントカバーおよびバックカバーを本体に組み付ける。本体１０８０Ａは、歯車ピン１０８４が挿入される複数の穴を含む。歯車のピン１０８４は、歯車列１０１１の歯車のためのシャフトを提供する。本体１０８０Ａはまた、窓１０４４が摺動する溝を含む。トップカバー１０８０Ｄは、本体１０８０Ａのユーザ側の端部の対応する穿孔に嵌合するピンを含む。上部カバー１０８０Ｄは、プランジャーロッド１０１０の回転を防止できるプランジャーロッド１０１０の断面輪郭と一致するように成形されたキャビティ１０２７を含む。それにより、プランジャーロッド１０１０は、並進移動できるが、回転することはできない。いくつかの実施形態では、プランジャーロッドサブアセンブリ１００１とシリンジバレル１００９との係合をプレロードするためにプレロードリング１０８６を設けてもよい。プレロードリング１０８６は、コイルばね、波形ばね、プラスチック、発泡体、またはゴムなどの弾性性材料のリングであってよく、または係合をプレロードするための任意の他の適切な構成要素であってもよい。

以下は、いくつかの実施形態におけるプランジャーロッドサブアセンブリ１００１の組み立てプロセスの説明である。以下のプロセスは例示のみを目的として示される。ステップは、異なる順序で実行されてもよく、特定の実施形態の様々な構成要素の構成に応じて、１つまたは複数のステップが省略されてもよく、および／または１つまたは複数の追加のステップが含まれてもよい。第１のステップでは、上部カバー１０８０Ｄは、例えば、アーバープレスを使用して本体１０８０Ａ内に着座され、圧入される。次に、歯車の３つのピン１０８４が本体１０８０Ａに圧入される。次に、つまみナット１０１３が本体１０８０Ａの対応する部分に挿入され、裏蓋１０８０Ｂがハウジングの裏側に配置され、プレロードリング１０８６がハウジングのバレル開口部に挿入される。次に、より強い力の歯車１０６４が、対応する歯車のピン１０８４、つまりつまみナット１０１３から最も遠い歯車のピンに取り付けられる。次に、より弱い力の歯車１０６２が中央の歯車のピン１０８４上に取り付けられ、その第２の組の歯１０６２Ｂがより強い力の歯車１０６４の第１の組の歯１０６４Ａと噛み合うように位置合わせされる。駆動ロッド１０１２は、ハウジング１００６内のバレル開口部を通して挿入されて、ハウジングの位置合わせ機能部と位置合わせされ、それ自体の歯１０２４がより強い力の歯車１０６４上の第２の組の歯１０６４Ｂと噛み合うように押し込まれる。駆動ロッド１０１２は、ハウジング内の特定の深さまで挿入される。特定の深さは、特定の用途に応じて決定でき、工具を使用して制御可能である。

次のステップでは、プランジャーロッド１０１０が、最下部の投薬ラグ１０２９によりさらなる挿入が防止されるまで、トップカバー１０８０Ｄと、つまみナット１０１３とを通って挿入される。次に、回転歯車１０６０が残りの歯車ピン１０８４上に取り付けられ、より弱い力の歯車１０６２の第１の組の歯１０６２Ａおよびプランジャーロッド１０１０の歯１０２８の両方に噛み合うように位置合わせされる。つまみナット１０１３を用量設定方向に回転させてプランジャーロッド１０１０上の投薬ラグ１０２９をつまみナット１０１３の雌ねじと係合させる。プランジャーロッド１０１０は、プランジャーロッド１０１０が所定の深さに達するまで、つまみナット１０１３を用量設定方向に連続的に回転させることにより、ハウジング１００６内をさらに並進移動する。

次に、窓１０４４は、本体１０８０Ａ内の対応する溝に挿入されてもよい。次に、前面カバー１０８０Ｃは、本体１０８０Ａの機能部および／または背面カバー１０８０Ｂの機能部と位置合わせされ、所定の位置に圧入される。これにより、いくつかの実施形態による、プランジャーロッドサブアセンブリ１００１の組み立てが完了する。組み立てられたプランジャーロッドサブアセンブリ１００１は、その後組み立てられてプレフィルドシリンジとなるか、または、正確で優れた精度の投薬プレフィルドシリンジシステムの最終組立品として貯蔵され、および／またはシリンジ充填業者に出荷するために包装される場合がある。

本発明の実施形態は、標準的な市販の構成要素の使用が可能な構成を提供できる。それによって全体的な製造コストを削減でき、組立工程を合理化でき、さらに非標準的な材料および構成要素にしばしば伴う規制問題を回避できる。例えば、シリンジバレルは、プラスチック、ガラス、または医療グレード製品に一般的に使用される別の材料でも作ることができる。１つまたは複数の構成要素は、ポリカーボネート（マサチューセッツ州のピッツフィールドに本社があるＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ社から販売されている商品名「ＬＥＸＡＮ（商標登録）」のものを含む）などのような任意の適切なプラスチックで作ることができる。任意の適切なエラストマーポリマーまたはゴム（例えばペンシルバニア州ペンサウケンのＤａｔｗｙｌｅｒ Ｐｈａｒｍａ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ＵＳＡ Ｉｎｃ.から販売されている商品名「ＨＥＬＶＯＥＴ（商標登録）」のゴム製品）をプランジャーシールのような部品に使用することができる。当業者によって理解されるように、ステンレス鋼のような様々な医療グレードの金属が、プランジャーロッド、駆動ロッド、歯車ピン、歯車、つまみナットなどのような１つ以上の構成要素に利用されてもよい。本明細書に記載された構成要素のいずれも、所望のパラメータに合った任意の構成で成形でき、または寸法決めすることもできる。本明細書に記載された構成要素のいずれも、単数の構成要素から成形でき、または複数のサブコンポーネントを含むことも可能である。構成要素は、接着剤を使用する工程、または超音波溶接などの溶接工程を含む任意の適切な工程によって構築および／または組み立てできる。

当業者であれば、本明細書に記載の原理および特徴に従う投薬機構、シリンジ、シリンジシステム等は、通常、眼内または眼上に注射可能な薬物送出、細胞内送出、放射性医薬品の送出、化学療法の送出等を含んだいかなる用途に対して構成できる。

以上の記載は、説明することが目的であって、特定の実施形態を参照して説明された。しかしながら、上記の例示した議論は網羅すること、または本発明を、開示された正確な形態に限定することを意図したものではない。上記の教示を考慮して多くの修正および変形が可能である。実施形態は、技術の原理およびそれらの実際の応用を最もよく説明するために選択、かつ記載された。それにより、当業者は、意図された特定の用途に適した様々な変更を行うことで、技術および様々な実施形態を最も有効に活用できる。

開示物および実施例は、添付の図面を参照して十分に説明されているが、当業者には様々な変更および修正が明らかであることに留意されたい。そのような変更および改変は、本開示の範囲および特許請求の範囲によって規定される実施例に含まれ得ると理解されるべきである。最後に、本出願で示された特許および刊行物の全開示物は、参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (23)

1. シリンジ用のプランジャーロッドアセンブリであって、
   第１の線形歯車を含む第１プランジャーロッド構成要素と、
   第２の線形歯車を含む第２プランジャーロッド構成要素と、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに対して並進運動しないように固定され、かつ、前記第１の線形歯車と噛み合う複数の歯を備える第１の回転歯車と、
   前記ハウジングに対して並進運動しないように固定され、かつ、前記第２の線形歯車と噛み合う複数の第２の歯を備える第２の回転歯車と、
   当該プランジャーロッドアセンブリをシリンジのバレルに固定する固定装置と、を備え、
   前記第１の回転歯車および前記第２の回転歯車の少なくとも一方は、複合歯車の一部であり、
   前記第１の回転歯車は、前記第１プランジャーロッド構成要素の前記ハウジングに対する並進運動によって前記第２プランジャーロッド構成要素が前記ハウジングに対して並進運動するように、前記第２の回転歯車に連結されていることを特徴とする、シリンジ用のプランジャーロッドアセンブリ。
2. 前記第１の回転歯車および前記第２の回転歯車は、同じ前記複合歯車の一部であることを特徴とする、請求項１に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
3. 前記第１の回転歯車の回転軸は、前記第２の回転歯車の回転軸から離間していることを特徴とする、請求項１に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
4. 前記第１の回転歯車および前記第２の回転歯車は、第３の回転歯車によって離間していることを特徴とする、請求項３に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
5. 前記第２の回転歯車および前記第３の回転歯車は、複合歯車であることを特徴とする、請求項４に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
6. 前記第１プランジャーロッド構成要素は、少なくとも１つの突出部を備え、前記プランジャーロッドアセンブリは、前記少なくとも１つの突出部と係合するための回転構成要素をさらに備えることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
7. 前記第１プランジャーロッド構成要素は、前記回転構成要素が前記少なくとも１つの突出部の内の少なくとも１つと係合されているとき、前記回転構成要素の回転に応じて前記回転構成要素に対して軸方向に並進運動するように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
8. 前記回転構成要素は、前記第１プランジャーロッド構成要素が、前記回転構成要素に対して軸方向の位置に到達したとき、前記少なくとも１つの突出部の１つに係合する少なくとも１つの止め具を備えることを特徴とする、請求項６または７に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
9. 前記プランジャーロッドアセンブリは、少なくとも一方向の前記回転構成要素の回転を妨げる少なくとも１つのラチェット構成要素を備えることを特徴とする、請求項６～８のいずれか１項に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
10. 前記プランジャーロッドアセンブリは、シリンジバレルの端部に取り付けるための前記ハウジングを備えることを特徴とする、請求項１～９のいずれか１項に記載のプランジャーロッドアセンブリ。
11. バレルと、
    送出管と、
    前記バレル内に配置されたプランジャーシールと、
    前記バレルの端部に固定されたプランジャーロッドアセンブリと、を備え、
    前記プランジャーロッドアセンブリは、
    第１の線形歯車を備える第１プランジャーロッド構成要素と、
    第２の線形歯車を備え、少なくとも部分的に前記バレル内に配置され、前記プランジャーシールと係合した第２プランジャーロッド構成要素と、
    ハウジングと、
    前記ハウジングに対して並進運動しないように固定され、かつ、前記第１の線形歯車と噛み合う複数の歯を備える第１の回転歯車と、
    前記ハウジングに対して並進運動しないように固定され、かつ、前記第２の線形歯車と噛み合う第２の複数の歯を備える第２の回転歯車と、
    前記プランジャーロッドアセンブリを上記バレルに固定する固定装置と、を備え、
    前記第１の回転歯車および前記第２の回転歯車の少なくとも一方は、複合歯車の一部であり、
    前記第１プランジャーロッド構成要素の前記ハウジングに対する並進運動により前記第２プランジャーロッド構成要素が前記ハウジングに対して並進運動するように、前記第１の回転歯車は、前記第２の回転歯車に連結されていることを特徴とする、シリンジ。
12. １回用量を送出するためのシリンジであって、
    バレルと、
    送出管と、
    前記１回用量を前記送出管を通じて送出するように、前記バレル内に配置されたプランジャーシールと、
    前記バレル内で前記プランジャーシールを前進させるために前記バレルの端部に固定されたプランジャーロッドアセンブリと、を備え、
    前記プランジャーロッドアセンブリは、
    前記バレルの端部に取り付けられたハウジングと、
    少なくとも１つの突出部を備え、かつ、前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された、プランジャーロッド構成要素と、
    前記プランジャーロッド構成要素の前記少なくとも１つの突出部に係合するように構成された、軸方向に固定された回転構成要素と、を備え、
    ユーザによる前記回転構成要素の回転運動によって、前記回転構成要素と前記少なくとも１つの突出部との間の係合を介して、前記１回用量の送出の開始を設定するために、前記ハウジングに向かう前記プランジャーロッド構成要素の軸方向の並進運動が開始し、
    前記回転構成要素から前記少なくとも１つの突出部が外れた後の、前記ハウジングに向かう、ユーザによる前記プランジャーロッド構成要素のその後の軸方向の並進運動によって、前記プランジャーシールがさらに前進して、前記１回用量が送出され、
    前記プランジャーロッド構成要素と前記ハウジングとが接触することで前記１回用量の送出の完了が決定されることを特徴とする、シリンジ。
13. 前記プランジャーロッドアセンブリは、前記バレル内に少なくとも部分的に配置され、かつ前記プランジャーシールと係合した駆動ロッド構成要素を備え、
    前記駆動ロッド構成要素は、前記プランジャーロッド構成要素に対して軸方向に並進運動するように構成されており、かつ、前記プランジャーロッド構成要素の前記ハウジングに対する並進運動に応じて前記駆動ロッド構成要素が軸方向に前記ハウジングに対して並進運動するように、前記駆動ロッド構成要素が、少なくとも１つの回転歯車を介して前記プランジャーロッド構成要素と係合することを特徴とする、請求項１２に記載のシリンジ。
14. 前記回転構成要素は、前記プランジャーロッド構成要素上の１つ以上の突出部と係合するための雌ねじを備えることを特徴とする、請求項１２に記載のシリンジ。
15. 前記駆動ロッド構成要素は、前記プランジャーロッド構成要素の前記ハウジングに対する第１の量より大きい第２の量の並進運動に応じて、前記駆動ロッド構成要素が第１の量の並進運動をするように前記プランジャーロッド構成要素と係合していることを特徴とする、請求項１３に記載のシリンジ。
16. 前記ハウジングは、前記プランジャーロッド構成要素の回転を防止するように構成されていることを特徴とする、請求項１２～１５のいずれか１項に記載のシリンジ。
17. 前記シリンジが、プレフィルドシリンジであることを特徴とする、請求項１１～１６のいずれか１項に記載のシリンジ。
18. 前記送出管が、取り付けられた針、取り付け可能な針、取り付け可能な配管コネクタ、または取り付け可能なマイクロニードルアレイを備えることを特徴とする、請求項１１～１７のいずれか１項に記載のシリンジ。
19. ＥｔＯ、Ｈ_２Ｏ_２、ＮＯ_２または気化過酢酸を使用してシリンジが滅菌されていることを特徴とする、請求項１７に記載のプレフィルドシリンジを備えるブリスターパック。
20. 前記シリンジの外面は、最大で１ｐｐｍのＥｔＯ、Ｈ_２Ｏ_２、ＮＯ_２または気化過酢酸を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のブリスターパック。
21. 前記シリンジの外側と前記ブリスターパックの内側の全ての前記ＥｔＯ、Ｈ_２Ｏ_２、ＮＯ_２または気化過酢酸残留物は、最大で０.１ｍｇであることを特徴とする、請求項１９または２０に記載のブリスターパック。
22. 前記シリンジは、少なくとも１０^-６の無菌保証レベルで滅菌されていることを特徴とする、請求項１９～２１のいずれか１項に記載のブリスターパック。
23. 前記シリンジが、眼科用途に使用される薬物で予め充填されていることを特徴とする、請求項１７に記載のシリンジ。

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