JP7198809B2 - 注射器の注射針挿入機構 - Google Patents

Description

この出願は、２０１７年９月２１日を出願日とする米国特許仮出願第６２／５６１，３８６号と、２０１８年２月１５日を出願日とする米国特許仮出願第６２／６３１，０７９号とに対する優先権主張を伴うものであり、それぞれの内容の全体が参照されることにより、この明細書に組み込まれる。

本発明は、注射器の注射針挿入機構の全般に関する。

従来の装着型注射器は使用前に、注射針を退避状態にロックすることができる。退避状態では針の先端が注射器の中に収められている。このような注射器はまた使用中、注射針を注入位置へ移動させることができる。注入位置では針の先端が、注入を受ける者（使用者または患者）の皮膚表面に突き刺さる。注射針の駆動は大抵、針を突き刺すためのばねを含む駆動装置によって行われる。

このような従来の装置が持つ欠点の１つは、注射針を退避位置にロックする注射器の構成要素が大抵、針を突き刺すためのばねの力をすべて受ける形をしていることにある。この形で、ばねが注射針を注入位置へ移動させることを防がなければならない。このような設計には、注射器を損傷させる危険が伴う。注射器が保管されている間に、ロック機構を構成する樹脂にクリープが生じる等の原因による。さらに、ロック機構の構成要素には、それらを互いに繋げる際の危険も伴う。それらには比較的強い力が加わり、それらの間には比較的強い摩擦力が働くからである。

それ故、次のような設計の注射器を製造することが好ましいであろう。注射器が保管されている間、ロック機構の構成要素が駆動機構の力をすべては受けない。これにより、ロック機構の構成要素がクリープを起こす危険、およびそれらを互いに繋げる際の危険が最小限に抑えられる。

国際公開第２０１７／０６２９３１号

簡単に述べれば、本発明の１つの観点は次の注射器を対象とする。この注射器はハウジングとシャーシとを含む。ハウジングには、皮膚接触面を成す基礎部分がある。シャーシはハウジングの基礎部分に取り付けられている。シャーシによって注射針が支えられており、ハウジングの基礎部分に対して退避位置から注入位置へと移動可能である。注射針は少なくとも先端が、退避位置ではハウジングの基礎部分の中に収められており、注入位置ではその基礎部分から突出している。少なくとも１つの回転式付勢機構がエネルギーを蓄えた状態に安定化しており、エネルギーを解放した状態へ移行可能である。少なくとも１つの回転式付勢機構はカムを含む。少なくとも１つの回転式付勢機構には少なくとも１つのカム従動子が対応付けられており、少なくとも１つの回転式付勢機構を注射針に連結している。少なくとも１つのカム従動子は、少なくとも１つの回転式付勢機構がエネルギーを解放した状態で行う回転運動を、シャーシと注射針とがハウジングの基礎部分に対して行う退避位置から注入位置への並進運動に変換する。シャーシには起動スイッチが連結しており、休止位置から起動位置へ回転可能である。起動スイッチは少なくとも１つの回転式付勢機構を、休止位置ではエネルギーを蓄えた状態に安定化させ、起動位置ではエネルギーを解放した状態へ移行させる。ハウジングには起動ボタンが移動可能に実装されており、休止位置から起動位置へ並進可能である。起動ボタンは休止位置から起動位置へ並進することにより、起動スイッチを休止位置から起動位置へ回転させる。

本発明のもう１つの観点は次の注射器を対象とする。この注射器はハウジングを含む。ハウジングには、皮膚接触面を成す基礎部分がある。ハウジングによって注射針が支えられており、ハウジングの基礎部分に対して退避位置から注入位置へと移動可能である。注射針は少なくとも先端が、退避位置ではハウジングの基礎部分の中に収められており、注入位置ではその基礎部分から突出している。少なくとも１つの回転式付勢機構がエネルギーを蓄えた状態に安定化しており、エネルギーを解放した状態へ移行可能である。少なくとも１つの回転式付勢機構はカムを含む。少なくとも１つの回転式付勢機構には少なくとも１つのカム従動子が対応付けられており、少なくとも１つの回転式付勢機構を注射針に連結している。少なくとも１つのカム従動子は、少なくとも１つの回転式付勢機構がエネルギーを解放した状態で行う回転運動を、注射針がハウジングの基礎部分に対して行う退避位置から注入位置への並進運動に変換する。起動スイッチは休止位置から起動位置へ回転可能である。起動スイッチは少なくとも１つの回転式付勢機構を、休止位置ではエネルギーを蓄えた状態に安定化させ、起動位置ではエネルギーを解放した状態へ移行させる。起動ボタンはハウジングに移動可能に実装されており、休止位置から起動位置へ並進可能である。起動ボタンは休止位置から起動位置へ並進することにより、起動スイッチを休止位置から起動位置へ回転させる。

以下に述べる、発明の観点についての詳細な説明は、添付の図面に関連付けて読まれるとよく理解されるであろう。しかし、示されている正確な配置および手段に発明が限定されないことは理解されるべきである。

本発明の実施形態による注射器の側面図である。注射器の注射針は退避位置にある。 図１の注射器の背面、上面、および側面を示す斜視図である。注射器内部の構成要素を示す目的で、ハウジングのカバー部分が除去されている。 図１の注射器のシャーシ、起動スイッチ、起動ボタン、および回転式付勢機構の正面図である。 図２の線分４－４に沿った、図１の注射器の断面図である。 図１の注射器のシャーシ、起動スイッチ、起動ボタン、および回転式付勢機構の正面、上面、および側面を示す斜視図である。 図１の注射器の側面図である。注射針が注入位置にある。 図６の線分７－７に沿った、図６の注射器の断面図である。 図２の線分４－４に沿った、図１の注射器の拡大部分断面図である。 図２の線分４－４に沿った、図１の別の実施形態の拡大部分断面図である。

以下の説明ではある用語が、便宜を図ることのみを目的として使用されるが、発明を限定することを目的としてはいない。「下方」、「下部」、「上方」、「上部」という語は参照される図面において方向を示す。「内側へ」、「外側へ」、「上方へ」、「下方へ」という語はそれぞれ、注射器およびその特定の部品群の幾何学的中心へ向かう方向と、その中心から離れる方向とを意味する。特に断らない限り、「ある」、「１つの」、「その」という語は１つの要素には限定されず、「少なくとも１つの」ということを意味すると読まれるべきである。用語には、以上で述べた語、それらの派生語、および類義語が含まれる。

以下、発明の構成要素の寸法または特性を参照するときに使われる「ほぼ」、「約」、「一般に」、「実質的に」等の語句は、説明される寸法／特性が厳密な境界値またはパラメータではないことを示しており、機能的には同等である小さなばらつきを排除するものではない。数値パラメータを含む引用には、少なくとも、技術分野で許容されている数学的および工学的原理（たとえば、丸め誤差、測定誤差、その他の系統誤差、製造上の許容範囲）を用いて、最下位の桁を変えない程度のばらつきが含まれるであろう。

図面では、それらの全体を通して、同様な数字は同様な要素を表す。図面を詳細に参照すると、図１－図９には、本発明の実施形態による注射器（一般には１０で指定されている。）が示されている。図示されている実施形態では、注射器１０が、たとえば（限定はしないが）装着型薬用注射器のような装着型注射器（パッチ型注射器）の形をしている。ただし、発明はそれには限定されない。注射器１０は一般にハウジング１２を含む。ハウジング１２には基礎部分１４とカバー部分１６（図１参照。）とがある。カバー部分１６は基礎部分１４の上に、それに対して移動可能に、たとえば回転可能に取り付けられている。ハウジングの基礎部分１４は、使用者、たとえば患者の皮膚表面（図示せず。）に接触する面１８を含む。この面１８には穴１８ａ（図４参照。）がある。図示されている実施形態では、皮膚接触面１８がハウジング１２の底面を構成している。ただし、発明はそれには限定されない。ある実施形態では、注射器１０が安全ラッチ２０（図１参照。）を含んでいてもよい。安全ラッチ２０はハウジングの基礎部分１４に回転可能に取り付けられており、第１位置と第２位置との間で移動可能である。第１位置（図６、図７参照。）では、安全ラッチ２０が実質上、注射器１０の皮膚接触面１８とぴったり重なっている。ただし、発明はそれには限定されない。第２位置（図１、図２参照。）では、安全ラッチ２０が皮膚接触面１８から離れる方向へ、すなわち下方へ回転している。

シャーシ２２は、たとえば、高分子材料、金属材料、またはそれらの組み合わせから成り、注射器のハウジング１２の中に、すなわちハウジングのカバー部分１６と基礎部分１４との間に実装されている。シャーシ２２は基礎部分１４に移動可能に取り付けられている。図示されている実施形態では、シャーシ２２と基礎部分１４との後端付近でシャーシ２２が基礎部分１４に回転可能に取り付けられている。ただし、発明はそれには限定されない。注射針２４はシャーシ２２により、ハウジング１２の中に支持されている。図示されている実施形態では、シャーシ２２にカートリッジ用の穴２２ａが設けられている。この穴２２ａは、注射器１０で使用可能なカートリッジ２６が収容されるように構成され、すなわち、形と寸法とが設計されている。必須ではないが、その穴２２ａの上にカートリッジ２６が載せられている。

カートリッジ２６の非限定的な例の１つが特許文献１に記載されている。図５に最もよく示されているように、注射針２４はカートリッジ２６の前端から伸びており、カートリッジ２６の長軸に対して約９０度曲がっている。ただし、発明はそれには限定されない。その他に、注射針２４はシャーシ２２に間接的に、または直に固定されていてもよく、カートリッジ２６がスロット２２ａに挿入されると、カートリッジ２６と連通可能である。注射針２４はシャーシ２２と共に、退避位置（図４に最もよく示されている。）から注入位置（図６、図７参照。）へ、ハウジングの基礎部分１４に対して移動可能である。注射針２４は少なくともその先端が、退避位置では基礎部分１４の中に収められており、注入位置では基礎部分１４から面１８の穴１８ａを通して突出し、使用者の皮膚に突き刺さっている（図示せず）。

ハウジングの基礎部分１４に対してシャーシ２２を動かす目的で、注射器１０は少なくとも１つの回転式付勢機構２８を含む。この機構２８はエネルギー蓄積状態で安定化しており、エネルギー解放状態へ移行可能である。当業者には理解されるはずであるように、回転式付勢機構２８のエネルギー蓄積状態とは、付勢機構２８が少なくとも位置エネルギーを蓄えている状態である。回転式付勢機構２８のエネルギー解放状態とは、付勢機構２８が、エネルギー蓄積状態において蓄えていた位置エネルギーの少なくとも一部を解放した状態である。図示されている実施形態では、注射器１０が回転式付勢機構２８を２つ（シャーシ２２の両側に１つずつ）含む。ただし、発明はそれには限定されない。簡単のため、以下の説明は片方の回転式付勢機構２８を対象とする。しかし、その説明は、注射器１０の回転式付勢機構２８のそれぞれに、ほぼ等しく適用可能である。

回転式付勢機構２８は駆動輪３０を含む。駆動輪３０は、内周側に歯が付いたラチェット面３０ａ（図４参照。）、それに噛み合った爪３０ｂ、およびそこから伸びているシャフト３０ｃを含む。シャフト３０ｃのまわりにはねじりばね３２が巻かれている。これにより、ねじりばね３２は爪３０ｂと、更には駆動輪３０と回転可能に連結している。当業者には理解されるはずであるように、爪３０ｂとラチェット面３０ａとは、駆動輪３０を一方向（たとえば、図４、図８に示されているような時計方向）へ回転させ、反対方向へは回転させない。また、当業者には理解されるはずであるように、駆動輪３０の回転力（図８のトルクＴ１参照。）は、少なくともその一部が、ねじりばね３２の弾性力（ねじり係数）からもたらされる。回転式付勢機構２８がエネルギー蓄積状態にあるとき、ねじりばね３２は（少なくとも一部が）巻かれており、その状態よりも巻きが解かれることが妨げられている（詳細については後述する）。回転式付勢機構２８がエネルギー解放状態にあるとき、ねじりばね３２は（エネルギー蓄積状態と比べて）巻きが解かれている。当業者には理解されるはずであるように、回転式付勢機構２８はその他に、エネルギーを蓄積して解放することの可能な他の部材の形をしていても、そのような部材を含んでいてもよい。非限定的な例には、他のばね（たとえば、コイルばね、板ばね）、弾性帯等、ねじりばね３２の機能を果たし、および／または、以下に記述される回転式付勢機構２８の全体の機能を果たすように構成されたものが含まれる。

回転式付勢機構２８は更にカム３４を含む（図３、図４参照）。カム３４のそれぞれには少なくとも１つのカム従動子３６が対応付けられており、少なくとも１つの回転式付勢機構２８を注射針２４に連結させている（詳細については後述する）。したがって、図示されている実施形態では注射器１０がカム従動子３６を２つ含む。ただし、発明はそれには限定されない。回転式付勢機構２８と同様に、以下の説明では、簡単のため、片方のカム従動子３６を対象とする。しかし、以下の説明は注射器１０のカム従動子３６のそれぞれに、ほぼ等しく適用可能である。

カム３４がカム従動子３６と繋がることにより、回転式付勢機構２８の回転運動は、ハウジングの基礎部分１４に対してシャーシ２２と注射針２４とが行う退避位置から注入位置への並進運動に変換される。図示されている実施形態ではカム３４が、駆動輪３０から突出したピンの形をしている（詳細については後述する）。ただし、発明はそれには限定されない。理解されるはずであるように、カム３４は、以下で説明するピン３４の機能を果たすリンク機構に含まれる他の構成要素の形をしていてもよい。図示されている実施形態ではカム従動子３６が、駆動輪３０に面したシャーシ２２の側面に形成された、実質的に水平で真っ直ぐなスロットの形をしている。ただし、発明はそれには限定されない。非限定的な例として、スロット３６はその他に、水平方向以外の方向に伸びていてもよく、および／または、曲がっていたり、互いに対して傾斜した複数の部分を含んでいたり等、真っ直ぐでなくてもよい。ピン３４は駆動輪３０から突出してスロット３６に嵌まっている。

回転式付勢機構２８はエネルギー解放状態へ移行すると、ピン３４を含め、駆動輪３０を回転させる。ピン３４の直径とスロット３６の高さとが対応するように構成されているので、ピン３４がスロット３６の中を、それに沿って実質的に水平方向へだけ摺動することができる。ピン３４がスロット３６と繋がり、結合しているので、駆動輪３０の回転運動は２つの異なる、しかし連係している運動に分解される。すなわち、ピン３４がスロット３６と繋がり、結合していることにより、駆動輪３０の回転運動は、ピン３４をスロット３６に沿って（図８では右方へ）摺動させる水平力成分Ｈ（図８参照。）と、シャーシ２２および注射針２４をハウジングの基礎部分１４に対して退避位置から注入位置へ（図８の向きでは下方へ）並進させる垂直力成分Ｖ、すなわち針を突き刺す力に分解する。別々の力／運動であるにもかかわらず、ピン３４の摺動とシャーシ２２の並進運動とは連係し続ける。すなわち、ピン３４がスロット３６に沿って行う水平方向への摺動が妨げられると駆動輪３０の回転も妨げられ、更にシャーシ２２および注射針２４が行う退避位置から注入位置への並進運動も妨げられる。

注射器１０は更に起動スイッチ３８を含む。起動スイッチ３８は、たとえば、高分子材料、金属材料、またはそれらの組み合わせから成る。起動スイッチ３８はシャーシ２２に回転可能に連結しており、休止位置（図４に最もよく示されている。）から起動位置（図７に最もよく示されている。）へ回転可能である。休止位置では、起動スイッチ３８が回転式付勢機構２８をエネルギー蓄積状態に安定化させる。起動位置では、起動スイッチ３８が回転式付勢機構２８をエネルギー解放状態へ移行させる。図示されている実施形態では、起動スイッチ３８がシャーシ２２の前端付近でシャーシ２２に回転可能に連結されている。ただし、発明はそれには限定されない。図示されている実施形態では、起動スイッチ３８がほぼＵ字部材の形をしている。この部材には、第１腕４０、それに対向する第２腕４２、および、第１腕４０と第２腕４２との間に伸びている中央部分４４がある。第１腕４０には自由端４０ａがあり、第２腕４２には自由端（図示せず。）がある。

第１腕４０はシャーシ２２の片側に沿って伸びており、休止位置ではスロット３６の１つに向かって伸びている。第２腕４２はシャーシ２２の反対側に沿って伸びており、休止位置ではもう１つのスロット３６に向かって伸びている。中央部分４４は第１腕４０と第２腕４２との間に伸びており、シャーシ２２の前端の辺りで曲がっている。しかし、理解されるはずであるように、中央部分４４は曲がった部分に限られるわけではない。第１腕４０と第２腕４２との少なくとも一方（図示されている実施形態では両方）が、たとえばピン接続４１（図８参照。）により、シャーシ２２に回転可能に連結されている。このピン接続４１が起動スイッチ３８の回転軸を定めている。簡単のため、以下の説明は第１腕４０とその自由端４０ａとを対象にする。しかし、その説明は起動スイッチ３８の第２腕４２とその自由端とにも、ほぼ等しく適用可能である。

起動スイッチ３８が休止位置にあるとき、第１腕４０と第２腕４２との少なくとも一方の自由端がピン３４に隣接し、ピン３４がスロット３６に沿って駆動輪３０の回転方向へ摺動するのを妨げている。これにより、駆動輪３０の回転が妨げられている。図４に示されているように、第１腕４０の自由端４０ａがシャーシ２２の片側でピン３４に隣接している。自由端４０ａがピン３４と結合することにより、回転式付勢機構２８がエネルギー蓄積状態に維持される。起動スイッチ３８が休止位置から起動位置へ回転すると、自由端４０ａがピン３４から外れる（図７参照。）ので、ピン３４がスロット３６に沿って摺動し、回転式付勢機構２８がエネルギー解放状態へ移行する。すなわち、ねじりばね３２の巻きが（エネルギー蓄積状態と比べて）解けて駆動輪３０を回転させる。シャーシはリップ３６ａを含んでいてもよい。リップ３６ａは、少なくとも一方のスロット３６の下端から横方向へ伸びており（図３、図５に最もよく示されている。）、第１腕４０と第２腕４２との少なくとも一方の下に位置して、起動スイッチ３８が休止位置から、起動位置とは反対方向へ意図せずに回転するのを妨げている。

ピン３４がスロット３６と繋がり、結合していることにより、回転式付勢機構２８の回転運動が水平力成分と垂直力成分とに分解される。この利点の１つは、回転式付勢機構２８をエネルギー蓄積状態に維持する目的では起動スイッチ３８が水平力成分Ｈのみを受ければよく、垂直力成分Ｖ（針を突き刺す力）を受けないことにある。すなわち、起動スイッチ３８の自由端４０ａが、ピン３４によって加えられる水平力成分Ｈを吸収して、それを支えさえすればよい。水平力成分Ｈは（駆動輪３０を通して伝わる）ねじりばね３２の回転力Ｔ１から分解されて、ピン３４をスロット３６に沿って摺動させる。垂直力成分／針を突き刺す力Ｖは（ピン３４によってスロット３６に加えられる力を通して）シャーシ２２によって吸収されて支えられる。それ故、たとえば注射器１０が使用されるまで保管されている間、シャーシ２２および注射針２４は退避位置にロックされていなければならないが、起動スイッチ３８（シャーシ２２および注射針２４を退避位置に維持している。）が受けるべき力は、回転式付勢機構２８の回転力Ｔ１のすべてが及ぼす力よりも弱い。

更に好ましくは、（製造の間）、回転式付勢機構２８の回転力Ｔ１の垂直力成分Ｖの大きさに対して水平力成分Ｈの大きさが最小化されるように、ピン３４が駆動輪３０のまわりで位置決めされる。たとえば、ピン３４は駆動輪３０のまわりで次のように位置決めされてもよい。駆動輪３０の回転中心からの垂直距離Ｙ１が、駆動輪３０の回転中心からの水平距離Ｘ１よりも大きい（図８が示す距離Ｘ１、距離Ｙ１参照）。その結果、水平力成分Ｈは垂直力成分Ｖよりも小さい。したがって、起動スイッチ３８に結果としてかかる力Ｈは、針を突き刺す力Ｖよりも小さい。これにより、起動スイッチ３８を構成する高分子材料がクリープを起こし、または起動スイッチ３８の自由端４０ａにピン３４が付着する等、起動スイッチ３８が破損する危険が最小限に抑えられる。ある実施形態では、起動スイッチ３８が、ピン３４を形成する物質よりも剛性の高い物質で構成されていてもよい。これにより、起動スイッチ３８がクリープを起こす危険が更に抑えられる。こうして、起動スイッチ３８は、保管されている間、過剰な力を受けることないので、容易に起動することができる。

起動ボタン４６は注射器のハウジング１２に移動可能に実装されており、（使用者によって）休止位置（図１－図４、図８参照。）から起動位置（図７参照。）へ並進可能である。図７に示されているように、起動ボタン４６は、休止位置から起動位置へ並進すると起動スイッチ３８と結合し、起動スイッチ３８を（回転軸４１のまわりで）休止位置から起動位置へ回転させ、注射針を皮膚へ突き刺す。図示されている実施形態では、図４、図７、図８に最もよく示されているように、起動ボタン４６が前側リップ４６ａを含む。前側リップ４６ａは起動スイッチ３８の中央部分４４（すなわち最前端部）と垂直方向で並んでいるので、起動ボタン４６が休止位置から起動位置へ並進すると、リップ４６ａが起動スイッチ３８の前端と結合し、起動スイッチ３８を回転軸４１のまわりに回転させる。図に示されているように、起動ボタン４６は垂直方向に並進可能である。ただし、起動ボタン４６の並進方向は、起動スイッチ３８と結合してそれを回転させるのに十分であればどの方向でもよい。このことは当業者には歓迎されるだろう。

再び起動スイッチ３８の説明に戻る。図８に最もよく示されているように、第１腕４０は第１部分４０ｂと、それに直列に隣接する第２部分４０ｃとを含む（同じことは、第２腕４２にも当てはまる）。第１部分４０ｂは中央部分４４からピン接続４１まで伸びており、第２部分４０ｃはピン接続４１から伸びて自由端４０ａを終端とする。図４、図７、図８に最もよく示されているように、第２部分４０ｃはピン接続４１の所で、第１部分４０ｂに対して傾斜していてもよい。

好ましくは、起動スイッチ３８の形、起動ボタン４６の形、起動ボタン４６と起動スイッチ３８との間のインタフェース、起動スイッチ３８と回転式付勢機構２８との間のインタフェース、および／または、起動スイッチ３８と回転式付勢機構２８の構成要素との材料は、起動ボタン４６が押されて注射針が突き刺さるときに、使用者に所望の起動感を与えるように構成される。すなわち、上記の特徴の構成により、起動ボタン４６を押す力（並進力Ｔ）が調整されてもよい。この力が、起動スイッチ３８を休止位置から起動位置へ回転させて注射針を突き刺し始めるのに必要である。

以前にも説明したとおり（図８参照。）、ねじりばね３２がピン３４に加えるトルクＴ１は、たとえば、第１腕４０の自由端４０ａに加わる水平力成分Ｈと、シャーシ２２に加わる垂直力成分Ｖとに分解可能である。水平力成分Ｈの大きさは、トルクＴ１を垂直距離Ｙ１で割った値に等しく、垂直力成分Ｖの大きさは、トルクＴ１を水平距離Ｘ１で割った値に等しい。水平力成分Ｈは起動スイッチ３８に、回転軸４１まわりの閾値トルクＴ２を加える。これにより、起動スイッチ３８が休止位置に維持される。起動スイッチ３８を起動位置へ回転させるには、閾値トルクＴ２が反対方向のトルクＴ３に打ち勝たねばならない。閾値トルクＴ２は、水平力成分Ｈの大きさに垂直距離Ｙ２を乗じた値と等しい。反対方向のトルクＴ３は、起動ボタン４６が起動スイッチ３８に加える並進力Ｔの大きさに水平距離Ｘ２を乗じた値と等しい。

それ故、当業者には理解されるはずであるように、起動スイッチ３８の形は、使用者が起動ボタン４６に加えてそれを休止位置から起動位置へ移動させ、注射針を皮膚へ突き刺すのに必要な力Ｖ２に影響する。この力Ｖ２は、起動スイッチ３８を休止位置から起動位置へ回転させて回転式付勢機構２８をエネルギー解放状態へ移行させ、シャーシ２２と注射針２４とを退避位置から注入位置へと移動させる力である。たとえば、第１腕４０の第１部分４０ｂに対する第２部分４０ｃの角度は、ピン３４と回転軸４１との間の垂直距離Ｙ２に影響するので、水平力成分Ｈが生み出す閾値トルクＴ２に影響する。閾値トルクＴ２が抑えられると反対方向のトルクＴ３が抑えられるので、注射針を突き刺す目的で使用者が起動ボタン４６に加えなければならない並進力Ｔが抑えられる。同様に、回転軸４１と、起動ボタン４６が起動スイッチ３８に接触する点との間の距離（長さＸ２）は、反対方向のトルクＴ３の必要な値に影響する。リップ４６ａが起動スイッチ３８の中央部分４４、すなわち、起動スイッチ３８の最前端部に結合すると長さＸ２が最大となるので、注射針を突き刺すのに必要な反対方向のトルクＴ３を与える目的で使用者が加えなければならない並進力Ｔが抑えられる。当業者には理解されるはずであるように、図示されている実施形態では、起動スイッチ３８に影響を与える回転式付勢機構２８が２つあるので、それらの回転力Ｔ１の評価では上記の計算が倍となる。

起動スイッチ３８の第１腕４０の自由端４０ａがピン３４に対して摺動するのを妨げる静摩擦力Ｆもまた、起動ボタン４６を休止位置から起動位置へ移動させて注射針を皮膚へ突き刺すのに必要な並進力Ｔに影響を与える要因である。当業者には理解されるはずであるように（図８参照。）、摩擦力Ｆはピン３４と自由端４０ａとの間の接触点に作用しており、ピン３４の接線に沿って起動スイッチ３８のピン４５に対する動きとは反対方向を向いている力である。また、理解されるはずであるように、摩擦力Ｆの大きさは、静摩擦係数と自由端４０ａに対する垂直抗力Ｎとの積に等しい。この抗力Ｎは、自由端４０ａに加わるピン３４からの水平力成分Ｈを、水平力成分Ｈと垂直抗力Ｎとの間の角度θのコサインで割った値（すなわち、水平力成分Ｈとｓｅｃθとの積）に等しい。

摩擦力Ｆは起動スイッチ３８の回転軸４１にトルクＴ４を及ぼす。このトルクＴ４は、摩擦力Ｆとそれに垂直な梃子の腕の長さＬとの積に等しい。起動ボタン４６を休止位置から起動位置へ移動させて注射針を皮膚へ突き刺すには、使用者は、トルクＴ２に加えてトルクＴ４にも打ち勝たねばならない。梃子の腕の長さＬはほぼ第１腕４０の第２部分４０ｃの長さである。摩擦力Ｆの大きさは、静摩擦係数と、水平力成分Ｈに対して自由端４０ａの面が成す角度、すなわち角θとの両方に影響される。したがって、使用者が加えるべき並進力Ｔを増減させるために、たとえばピン３４と起動スイッチ３８とを形成する材料またはそれらの間の表面の仕上げを選択して摩擦力Ｆを増減させてもよい。同様に、使用者が加えるべき並進力Ｔを増減させるために、自由端４０ａの面の角度も選択して摩擦力Ｆを増減させてもよい。第２部分４０ｃの長さも、使用者が加えるべき並進力Ｔを増減させるために選択されてもよい。当業者には理解されるはずであるように、図示されている実施形態では摩擦力Ｆが起動スイッチ３８の第１腕４０と第２腕４２との両方に加わるので、上記の計算が倍になる。

それ故、好ましくは、注射針を皮膚へ突き刺すのに必要な並進力Ｔは、回転式付勢機構２８の回転力Ｔ１と摩擦力Ｆとで制御される。さらに、起動スイッチ３８の形も並進力Ｔには影響する。たとえば、回転軸４１の位置に加えて、第２部分４０ｃの長さに対する第１部分４０ｂの長さの比も、並進力Ｔには影響する。更に好ましくは、回転式付勢機構２８の回転力Ｔ１と摩擦力Ｆとの間の比を調節することでも、起動ボタン４６が休止位置から起動位置へ移動する間に並進力Ｔがどのように変化するかを制御することができる。

非限定的な例の１つとして、起動ボタン４６が押されるにつれて、並進力Ｔが徐々に弱まるように調節されてもよい。別の非限定的な例として、起動ボタン４６が押されるにつれて、並進力Ｔが急激に弱まるように調節されてもよい。緩やかな力の変化は使用者に、起動ボタン４６が正しく進んでいる感覚を与える。一方、初めは強いが、起動ボタン４６の動きに伴って急激に弱まる力Ｔには、使用者が起動ボタン４６を途中まで押したところで止めてしまうことを避けるという利点がある。すなわち、起動ボタン４６が一旦動き始めると、中間点では止まらない。ねじりばね３２の力と、駆動輪３０の中央の回転軸に対してピン３４の回転位置が変化することとにより、回転力Ｔ１は徐々に変化する。一方、摩擦力Ｆ、すなわち静摩擦力と動摩擦力との間の差は急激に変化する。したがって、摩擦力Ｆに対する回転力Ｔ１の比により、起動ボタン４６が押される間に並進力Ｔがどのように変化するかが調節可能である。

自由端４０ａの面の角度を制御することも、並進力Ｔには影響を与えうる。たとえば、図８に示されているように、自由端４０ａの面はハウジングの基礎部分１４に向かって、すなわち、起動スイッチ３８が休止位置から起動位置へ回転する方向へ傾斜していてもよい。したがって、摩擦力Ｆが弱まるので、起動スイッチ３８がピン３４から容易に解放される。また、図８に示されているように、自由端４０ａの面の下側の角が、湾曲等で緩やかに傾斜している。それ故、起動スイッチ３８がピン３４から解放される間に、並進力Ｔが徐々に弱まる。別の非限定的な例として、図９に示されているように、自由端４０ａの面がシャーシ２２に向かって、すなわち起動スイッチ３８が休止位置から起動位置へ回転する方向とは逆方向に傾斜していてもよい。したがって、自由端４０ａの面は、起動スイッチ３８が起動位置へ向かう最初の回転に耐える。起動スイッチ３８を回転させ始めるには、たとえば、自由端４０ａの面がピン３４を押し戻さねばならない。すなわち、水平力成分Ｈとは反対方向へピン３４を押さねばならない。さらに、摩擦力Ｆが増大する。たとえば、自由端４０ａの傾斜面がピン３４を、スロット３６に対して上方へ押すので、摩擦力が増える。また、図９に示されているように、自由端４０ａの面の下側の角が鋭角である。したがって、起動スイッチ３８がピン３４から解放されると、並進力Ｔが急激に弱まる。こうして、起動ボタン４６が、最初は強い並進力Ｔを必要とするが、その後突然より弱い並進力Ｔで、起動位置へ到達するまで動く。

発明の広い概念から外れることなく、上記の実施形態に変更を加えることが可能であることは、当業者には歓迎されるであろう。それ故、本発明が、開示されている特定の実施形態には限定されず、添付の請求の範囲で与えられているような本発明の精神と範囲との中での修正にも及ぶことを意図していることがわかる。

Claims (14)

1. 皮膚接触面を成す基礎部分を含むハウジングと、
   前記ハウジングの基礎部分に取り付けられているシャーシと、
   前記シャーシによって支えられており、前記シャーシと共に前記ハウジングの基礎部分に対して退避位置から注入位置まで移動可能である注射針と、
   カムを含み、エネルギーを蓄えた状態で安定化しており、エネルギーを解放した状態へ移行可能な少なくとも１つの回転式付勢機構と、
   前記少なくとも１つの回転式付勢機構に対応付けられ、前記カムと結合すると共に前記カムによって運動可能であり、前記少なくとも１つの回転式付勢機構を前記注射針に連結させており、前記少なくとも１つの回転式付勢機構がエネルギーを解放した状態で行う回転運動を、前記シャーシと前記注射針とが前記ハウジングの基礎部分に対して行う前記退避位置から前記注入位置への並進運動に変換する少なくとも１つのカム従動子と、
   前記シャーシに連結しており、休止位置から起動位置へ回転可能な起動スイッチと、
   前記ハウジングに移動可能に実装されており、休止位置から起動位置へ並進可能である起動ボタンと
   を備え、
   前記注射針は少なくとも先端が、前記退避位置では前記ハウジングの基礎部分の中に収められ、前記注入位置では前記ハウジングの基礎部分から突出しており、
   前記起動スイッチは、
   休止位置では、前記カム従動子に対する前記カムの運動を妨げることによって前記少なくとも１つの回転式付勢機構を、エネルギーを蓄えた状態に安定化させ、
   起動位置では、前記カム従動子に対する前記カムの運動を妨げないことによって前記少なくとも１つの回転式付勢機構を、エネルギーを解放した状態へ移行させ、
   前記起動ボタンは休止位置から起動位置へ並進することにより、前記起動スイッチを休止位置から起動位置へ回転させる
   ことを特徴とする注射器。
2. 前記少なくとも１つの回転式付勢機構は、駆動輪と、それに連結したねじりばねとを含む、請求項１に記載の注射器。
3. 前記駆動輪は、内周側に歯が付いたラチェット面と、前記ラチェット面に噛み合った爪とを含み、
   前記爪と前記ラチェット面とは前記駆動輪を一方向へ回転させ、
   前記ねじりばねは前記爪に連結している、
   請求項２に記載の注射器。
4. 前記ねじりばねは、前記少なくとも１つの回転式付勢機構がエネルギーを蓄えた状態では巻かれており、エネルギーを解放した状態では巻きが解かれている、請求項２または請求項３に記載の注射器。
5. 前記少なくとも１つのカム従動子は、前記シャーシに設けられたスロットを含み、
   前記少なくとも１つの回転式付勢機構のカムは、前記駆動輪から突出して前記スロットに嵌まっているピンを含む、
   請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の注射器。
6. 前記ピンが前記スロットに嵌まっていることにより、前記駆動輪の回転運動が、前記ピンが前記スロットに沿って行う水平摺動と、前記シャーシおよび前記注射針が前記ハウジングの基礎部分に対して行う前記退避位置から前記注入位置への並進運動とに変換され、
   前記スロットに沿った前記ピンの水平摺動が妨げられることにより、前記駆動輪の回転運動が妨げられ、前記シャーシと前記注射針との前記退避位置から前記注入位置への並進運動が妨げられる、
   請求項５に記載の注射器。
7. 前記起動スイッチが実質的にＵ字形であり、自由端を持つ第１腕、それに対向する自由端を持つ第２腕、および前記第１腕と前記第２腕との間に伸びている中央部分を含み、
   前記第１腕は前記シャーシの片側に沿って伸びており、前記第２腕は前記シャーシの反対側に沿って伸びており、前記中央部分は前記シャーシの前端のまわりに伸びており、
   前記第１腕と前記第２腕との少なくとも一方は前記シャーシに回転可能に連結されている、
   請求項６に記載の注射器。
8. 前記第１腕と前記第２腕との少なくとも一方の自由端は、前記起動スイッチが休止位置にあるときには前記ピンに隣接して、前記駆動輪の回転を妨げ、
   前記起動スイッチが起動位置にあるときには前記ピンから外れることにより、前記駆動輪を回転させる
   請求項７に記載の注射器。
9. 前記起動スイッチは実質的にＵ字形であり、自由端を持つ第１腕、それに対向する自由端を持つ第２腕、および前記第１腕と前記第２腕との間に伸びている中央部分を含み、
   前記第１腕は前記シャーシの片側に沿って伸びており、前記第２腕は前記シャーシの反対側に沿って伸びており、前記中央部分は前記シャーシの前端のまわりに伸びており、
   前記第１腕と前記第２腕との少なくとも一方は前記シャーシに回転可能に連結されている、
   請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の注射器。
10. 前記第１腕は、第１部分と、当該第１部分に直列に隣接する第２部分とを含み、当該第１部分は前記中央部分から伸びており、当該第２部分は前記第１腕の自由端を終点としており、
    前記第２腕は、第１部分と、当該第１部分に直列に隣接する第２部分とを含み、当該第１部分は前記中央部分から伸びており、当該第２部分は前記第２腕の自由端を終点としており、
    前記第１腕と前記第２腕とのそれぞれの第２部分は、それぞれの第１部分に対して傾斜している、
    請求項９に記載の注射器。
11. 前記第１腕と前記第２腕とはそれぞれの回転軸で、前記シャーシに回転可能に接続されており、
    前記それぞれの回転軸では、前記第１腕と前記第２腕とのそれぞれの第２部分がそれぞれの第１部分に対して傾斜している、
    請求項１０に記載の注射器。
12. 前記少なくとも１つの回転式付勢機構は回転式付勢機構を２つ含み、前記少なくとも１つのカム従動子はカム従動子を２つ含む、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の注射器。
13. 前記シャーシは前記ハウジングの基礎部分に、前記シャーシと前記基礎部分との後端付近で回転可能に取り付けられており、前記起動スイッチは前記シャーシに、前記シャーシの前端付近で連結されている、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の注射器。
14. 皮膚接触面を成す基礎部分を含むハウジングと、
    前記ハウジングによって支えられており、前記ハウジングの基礎部分に対して退避位置から注入位置まで移動可能である注射針と、
    カムを含み、エネルギーを蓄えた状態で安定化しており、エネルギーを解放した状態へ移行可能な少なくとも１つの回転式付勢機構と、
    前記少なくとも１つの回転式付勢機構に対応付けられ、前記カムと結合すると共に前記カムによって運動可能であり、前記少なくとも１つの回転式付勢機構を前記注射針に連結させており、前記少なくとも１つの回転式付勢機構がエネルギーを解放した状態で行う回転運動を、前記注射針が前記ハウジングの基礎部分に対して行う前記退避位置から前記注入位置への並進運動に変換する少なくとも１つのカム従動子と、
    休止位置から起動位置へ回転可能な起動スイッチと、
    前記ハウジングに移動可能に実装されており、休止位置から起動位置へ並進可能である起動ボタンと
    を備え、
    前記注射針は少なくとも先端が、前記退避位置では前記ハウジングの基礎部分の中に収められ、前記注入位置では前記ハウジングの基礎部分から突出しており、
    前記起動スイッチは、
    休止位置では、前記カム従動子に対する前記カムの運動を妨げることによって前記少なくとも１つの回転式付勢機構を、エネルギーを蓄えた状態に安定化させ、
    起動位置では、前記カム従動子に対する前記カムの運動を妨げないことによって前記少なくとも１つの回転式付勢機構を、エネルギーを解放した状態へ移行させ、
    前記起動ボタンは休止位置から起動位置へ並進することにより、前記起動スイッチを休止位置から起動位置へ回転させる
    ことを特徴とする注射器。

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