KR100289212B1 - 주사 카트리지용 피스톤 - Google Patents

Abstract

이중 챔버형 주사 카트리지의 원동형 챔버 내부에서 액체를 이동시키는 데에 사용되는 피스톤(11)은, 상기 피스톤이 카트리지 배럴 내부에 정렬될 때 단부면 또는 표면(12)이 거의 평면이 될 수 있도록 볼록 형상을 한 적어도 하나의 단부면(12)을 가진다. 상기 카트리지내의 2 개의 피스톤은 상기 형상을 가지고, 이들의 평면은 서로 대면하는 것이 양호하다.

Description

주사 카트리지용 피스톤

제1도는 주사 카트리지의 배럴에 위치되기 전에 종래기술에 따른 피스톤을 도시한다.

제2도는 피스톤이 상기 배럴내에 정렬된 후에 상기 피스톤을 도시한다.

제3도는 2 개의 피스톤이 그들의 단부면에서 서로 대면되는 주사 카트리지의 배럴을 도시한다.

제4도는 주사 카트리지의 배럴내로 피스톤이 삽입되기 전에 본 발명에 따른 피스톤을 도시하고,

제5도는 상기 배럴내로 삽입된 후의 피스톤을 도시한다.

제6도는 본 발명에 따른 2 개의 피스톤이 그들의 단부면에서 서로 대면하는 주사 카트리지의 배럴을 도시한다.

이러한 도면에서, 유사한 부분은 동일한 도면부호로 도시된다.

제1도는 피스톤이 주사 카트리지의 배럴내로 삽입되기 전에 종래기술의 피스톤의 측면도이다. 상기 피스톤(1)은 평면인 전방면 표면(2)과, 평면, 볼록형 또는 오목형이 될 수 있고 피스톤 로드를 부착하기 위한 수단(도시않음)을 가질 수 있는 후방면 표면(3)을 가진다. 보다 양호한 밀봉 효과와 감소된 마찰을 성취하기 위하여, 상기 피스톤은 항상 원주형 릿지(4,5 및 6)를 구비한다. 또한, 상기 피스톤의 제조 및 취급시 평면이 함께 눌러붙는 것을 방지하기 위하여, 피스톤의 전방 평면은 작은 돌출부(7)를 가질 수 있다.

제2도는 주사 카트리지의 배럴(8)내로 삽입되는 종래기술의 피스톤의 단면도이다. 상기 배럴(8)의 내경이 피스톤(1)의 내경보다 더 작게 될 때, 원래의 평면전방면(2)이 오목형상으로 변형되도록 상기 피스톤은 배럴 내부로 변형될 것이다. 명료하게 도시하기 위하여, 상기 면(2)의 오목형은 도면에서 확대 도시된다.

제3도는 주사 카트리지의 배럴내로 후방 피스톤으로서 삽입되는 종래기술의 피스톤(1)의 단면도이다. 상기 피스톤(1)은 바이패스 연결부(도시않음)를 통하여 전방 챔버(10)내로 액체가 가압될 동안에 피스톤 로드(9)에 의하여 전방으로 이동된다. 모든 액체가 전방 챔버(10)내로 가압될 때, 후방 피스톤(1)은 전방 피스톤(1′)에 대향 접촉될 것이다. 상기 전방 피스톤(1′)은 원래의 평탄한 후방면(2′), 전방면(3′) 및 원주 릿지(4′, 5′및 6′)를 가지므로, 후방 피스톤(1)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 상기 전방 피스톤(1′)이 주사 카트리지의 배럴(8)내로 삽입될 때, 이것의 후방면(2)은 이전의 평탄한 형상으로부터 오목한 형상으로 변형되고, 이러한 점은 명확하게 도시하기 위하여 확대 도시된다.

상기 후방 피스톤(1)의 전방면(2)이 전방 피스톤(1′)의 후방면(2′)에 대면될 때, 상기 2 개의 면은 먼저 그들의 원주부를 따라 서로 접촉하게 될 것이다. 상기 2 개의 면을 이들의 완전한 영역에 걸쳐서 대면하도록 하기 위하여, 보다 높은 힘이 필요하다. 피스톤 재료의 탄력 때문에, 스프링 효과가 발생되고 이러한 것은 컵 스프링에 의하여 발생된다. 상기 점 때문에, 피스톤 로드(9)에 의한 전방운동은 전방 피스톤(1′)으로 정확하게 전달되지 않을 것이고, 그러므로 전방 챔버(10)의 액체 계량은 정확하지 않게 될 것이다. 상기 전방 피스톤의 계량 운동은 약 1mm 이하 정도의 아주 작은 양이 될 수 있기 때문에, 상기 운동의 부정확성은 상당한 계량 에러를 발생시킬 수 있다. 에러는 계량된 주사를 받는 환자에게 심각한 연속성을 가질 수 있다.

제4도는 본 발명에 따른 피스톤의 측면도이다. 상기 피스톤(11)은 조금은 볼록하게 될 수 있는 전방면(12)을 가진다. 명확하게 도시하기 위하여, 상기 볼록형은 상기 도면에서 확대 도시된다. 모든 다른 관점에서 볼 때, 상기 피스톤(11)은 제1도에 도시된 피스톤(1)과 유사하고, 평면, 오목 또는 볼록 및 원주 릿지(4, 15 및 16)가 될 수 있는 후방면(13)을 가진다. 그러나 상기 볼록면은 피스톤의 제조 및 취급에서 쉽게 붙혀지지 않기 때문에, 상기 전방면(12) 위에 어떠한 돌출부도 필요없을 것이다.

제5도는 주사 카트리지의 배럴(18)내로 삽입되는 본 발명에 따른 피스톤의 부분적인 단면도이다. 상기 배럴(18)의 내경이 피스톤(11)의 직경보다 더 작기 때문에, 상기 피스톤은 배럴내에 안착된 후에 변형될 것이고, 상기 변형은 제5도에 도시된 바와같이, 평면 형상을 나타내는 거의 볼록한 전방면 (12)을 만든다.

제6도는 제3도와 비슷한 장치의 부분적인 단면도이지만, 본 발명에 따른 2 개의 피스톤을 사용한다. 상기 후방 피스톤 (11)은 주사 카트리지의 배럴(18)에서 전방으로 이동되고, 바이패스 장치(도시않음)를 통하여 모든 액체 구성물을 전방 챔버(20)내로 이동시킨다. 상기 후방 피스톤(11)의 전방면(12)은 전방 피스톤(11′)의 후방면(12′)에 대면하고, 상기 2 개의 면은 본 발명에 따라 평면이기 때문에, 그들은 완전한 표면에 걸쳐서 서로 접촉하게 되고, 어떠한 스프링 효과도 발생되지 않는다. 그러므로, 피스톤 로드(19)의 전방 운동은 상기 2 개의 피스톤(11 및 11′)을 통하여 전방 피스톤(11′)의 동일한 전방 운동내로 정확하게 전달될 것이고, 전방 챔버(20)의 혼합된 조제품의 계량은 매우 작은 운동에서 조차도 정확하게 될 것이다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 피스톤의 후방면은 매우 볼록하거나 다소간점형상이 되므로, 이것은 피스톤의 조금 볼록한 전방면과 크게 다르다. 상기 2 개의 면 사이의 현저한 차이점 때문에, 피스톤을 주사 카트리지의 배럴내로 삽입할 때 기계 취급 장치의 수단에 의하여 피스톤을 정확하게 설치하기 쉽게 된다. 동시에 상술한 바와같이, 피스톤의 전방면 위에 어떠한 돌출부도 필요없게 된다. 상기 돌출부는 계량 에러를 발생시키지만, 피스톤 평면이 함께 붙는 것을 방지하기 위해서는 필요한 것으로 고려된다. 상기 전방면이 배럴의 외부에 있을 때 (더이상) 평면이 아니기 때문에, 상기 피스톤이 함께 붙는 위험성이 없게 되고, 그래서 상기 돌출부는 없어질 수 있다.

상기 주사 카트리지는 종래의 디자인이고, 예를들면 상기 배럴의 벽에 있는 채널과 같은 바이패스 장치와, 중공니들에 의하여 관통될 수 있는 카트리지의 전방단부에 있는 폐쇄부와 형상을 포함한다. 명료하게 도시하기 위하여, 상기와 같은 형상이 당업자에게 잘 공지되어 있기 때문에, 상기 형상은 도면에 도시되지 않는다.

상기 주사 카트리지가 전방 챔버에서 혼합된 조제품을 계량하고 처리하기 위하여 사용될 때, 이것은 계량 및 투약장치를 포함할 수 있는 홀더 장치에 항상 위치된다. 상기 대부분의 장치는 당업자에게 잘 공지되어 있고, 본 발명의 피스톤 또는 상기 피스톤을 포함하는 카트리지는 이루어져야만 하는 작용의 어떠한 장치없이도 상기 장치에 사용될 수 있다.

본 발명의 피스톤은 주사 카트리지에서 피스톤용으로 일반적으로 사용되는 종래의 재료로 제조될 수 있고, 어떠한 특정 재료가 필요없다. 그래서, 당업자는 상기 목적으로 공지된 재료중 탄성고무 또는 플라스틱 재료를 선택할 수 있다.

상기 면 또는 본 발명 피스톤의 상기 면에 주어지는 볼록함의 정도는 여러가지 방법으로 결정될 수 있고, 이것은 당업자에게 공지되어 있다. 가장 근접된 방법은 실험에 의하여 얻어진다. 단부면의 볼록 형상의 다양한 정도를 가진 다수의 피스톤을 준비하여, 주사 카트리지의 배럴과 동일한 내경을 가진 튜브에서 피스톤을 삽입함으로써 피스톤을 테스트하는 것이 쉽다. 그 다음, 튜브 내부에서 평면이 되는 단부면을 가진 테스트 피스톤이 선택된다.

바람직한 볼록형상을 결정하는 다른 방법은 계산에 의하여 결정된다. 상기 계산에서, 원통형 배럴의 피스톤 위치에서 피스톤으로부터 시작하여 평탄한 전방면을 가진다. 피스톤과 배럴의 치수 및 형상과 피스톤용 재료의 정전기적 성질 같은 인자로부터, 피스톤이 배럴내로 삽입되기 전에 피스톤의 바람직한 오목형상을 찾기 위하여 후방으로 계산할 수 있다. 소위 유한 요소법(finite element method; FEM)을 사용하여 상기 점을 위하여 사용가능한 컴퓨터 프로그램이 있다.

주사 카트리지 배럴의 내경은 높은 정밀성과 정확성으로 제조되는 것이 중요하다. 내경의 작은 편차는 피스톤이 배럴내로 삽입될 때 피스톤 전방면 형상에 지대한 영향을 미치고, 그래서 계량의 정확성에도 큰 영향을 미친다.

하나 또는 양단부면의 볼록한 형상을 제외하고, 본 발명의 피스톤 형상은 주사 카트리지에 사용되는 종래의 피스톤 형상과 동일하다. 상기 점은 피스톤 제조용으로 사용되는 홀드가 조금 수정 되도록만 하는 장점을 제공한다. 또한 피스톤 제조용 방법은 종래 방법과 거의 변하지 않게 된다. 피스톤의 볼록면이 피스톤 제조 및 취급시 함께 붙어버리는 종래의 평면과 같은 동일한 경향을 갖지 않기 때문에, 작은 돌출부를 가진 면을 제공할 필요가 없다.

필요하다면, 본 발명의 피스톤은 피스톤 로드용의 적절한 부착부를 가진다. 상기 부착부는 종래의 어떠한 형태가 될 수 있다.

본 발명에 따라서, 주사 카트리지에 사용되는 피스톤은 동일하게 사용되는 종래의 피스톤과 비교하여 다수의 장점을 가진다. 상기 전방 및 후방 피스톤이 주사 카트리지에서 서로 대면될 때 상기 접촉면이 평면이기 때문에, “스프링 영향”이 제거된다. 상기 점은 처리될 조제품의 계량에 향상된 정확성을 제공한다. 또한 상기 2 개 피스톤을 함께 이동시키는데 필요한 힘은 감소되고, 이것은 실리콘화되는 것과 같은 피스톤의 표면 또는 카트리지 내벽에 마모 방지 처리와 같은 긴급한 요구가 덜 요구되게 만든다.

상술한 설명에서, 본 발명은 도면을 참조로 하여 특정 실시예에 대하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예 및 변경예는 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않고 가능하다. 그래서, 이중 챔버의 주사 카트리지로부터 액체 투약의 계량에서 본 발명의 장점은 가장 뚜렷하게 나타나지만, 본 발명은 간단한 주사 서린즈(syringe) 및 단일 챔버의 카트리지에 사용될 때 장점을 가져온다. 일반적으로, 본 발명은 원통형 또는 관형 챔버 내부에서 피스톤을 변위시킴으로써 액체 투약의 정확한 계량이 이루어질 때마다 적용될 수 있다.

본 발명은 원통형 챔버 특히, 주사 카트리지(injection cartridge)내에서 액체를 이동시키기 위한 피스톤에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 주사 카트리지에 사용되는 피스톤의 향상된 형상에 관한 것으로서, 이것은 상기 카트리지로부터 조제품의 계량 및 투약의 정확성을 향상시킨다.

주사 카트리지에서 사용되는 피스톤은 탄성을 갖는 고무 또는 이와 유사한 플라스틱 재료로 항상 제조된다. 상기 피스톤의 제조시, 이들 단부면의 한쪽 또는 양쪽은 평면과, 피스톤의 증축에 대하여 직각으로 제조된다. 또한, 상기 평탄한 단부면은 피스톤의 제조 및 취급시 상기 면이 서로 눌러붙는 것을 방지하기 위하여 다수의 작은 돌출부를 가진다.

상기 피스톤이 주사 카트리지의 배럴내로 삽입될 때, 이것은 변형되어 수축된다. 이것은 피스톤과 배럴의 내부벽 사이의 양호한 밀봉을 보장하기 위하여 배럴의 내경이 피스톤의 외경보다 더 작아야만 하기 때문이다. 그래서, 상기 피스톤이 탄력있게 변형될 때, 이것의 이전의 평탄한 단부면은 상기 면의 원주면보다 더 깊게 안착된 단부면의 센터로서 오목한 형상이 될 것이다.

상기 피스톤이 액체 조제품의 소정량을 계량하기 위하여 소정의 거리로 이동될 때, 피스톤 단부면의 평면이 아닌 형상은 계량 정확성을 감소시킬 것이다.

상기 오목한 정도는 항상 약 0.1mm 크기가 된다. 액체 투약을 계량함에 있어서 피스톤의 이동은 항상 약 1mm 가 된다. 그래서, 상기 피스톤의 오목함은 약 10 퍼센트 이상의 계량 에러를 발생시킬 수 있다. 상기 크기의 에러는 항상 수용될 수 없다.

이러한 문제점은 이중 챔버형 주사 카트리지에서 악화된다. 공지된 바와같이, 상기 카트리지는 주사될 조제품의 고체 성분을 항상 포함하는 전방 챔버와, 상기 조제품의 액체 성분을 항상 포함하는 후방 챔버를 가진다. 상기 2 개의 챔버는 이동가능한 전방 피스튼에 의하여 분리되고, 후방 챔버의 후방 단부는 이동 가능한 후방 피스톤에 의하여 밀봉된다. 상기 2 개의 구성품이 혼합될 때, 후방 피스톤은 전방으로 이동되고, 상기 운동에 의하여 발생되는 압력은 거의 압축불가능한 액체를 통하여 전방으로 교대로 이동되는 전방 피스톤으로 전달된다. 상기 전방 피스톤의 전방 운동이 바이패스 연결부를 개방함으로써, 후방 챔버의 액체는 후방 피스톤의 운동에 의하여 전방 챔버내로 흘러들어가서 바람직한 주사 조제품을 형성하기 위하여 고체 구성품과 혼합된다. 상기 액체 구성품이 전방 챔버내로 가압될 때, 상기 후방 피스톤의 전방면은 전방 피스톤의 후방면에 대면할 것이고, 상기 2 개의 피스톤은 전방 챔버내에 형성된 주사 가능한 조제품을 계량하는 하나의 단일 피스톤으로서 함께 작동할 것이다.

그러나, 상기 2 개의 피스톤의 2 개 단부면이 만나게 될 때, 그들은 평면이 아니기 때문에 서로 완전하게 대면하지 않을 것이다. 상기 변형 때문에, 오목한 면을 먼저 그들의 원주부를 따라 서로 접촉하고, 이것은 스프링 효과를 발생시키고, 상기 2 개의 결합 피스톤의 운동을 정확하지 않게 만든다. 전방 피스톤이 마찰없이 배럴에 대하여 이동할 수 없을 때와, 상기 잔류 마찰이 운동시 마찰보다 더 크게 될 때, 약 1mm 가 될 수 있는 계량 운동의 이동은 연속이 되지 않을 것이다. 이것은 전방 피스톤의 위치가 정확하지 않다는 것을 의미하고, 계량을 정확하지 않게 만들 것이다.

이러한 점은 특히, 작은 질량을 가진 피스톤에 명백하게 나타나고, 상당한 마찰저항에 대한 낮은 속도로 이동된다. 그 다음 피스톤 로드의 운동은 이탈없이 전방 피스톤의 전방면으로 이동되지 않을 것이다.

상기 피스톤이 피스톤 로드로부터 축방향 힘의 이동중 부가로 변형될 때, 상기 스프링 효과는 피스톤에 의하여 배럴벽 위에 가해지는 반경 방향 크램핑 힘을 증가시킬 것이다. 그래서, 상기 피스톤이 이동될 때 마찰력은 증가된다. 이러한 점은 주사 가능한 조제품의 계량에서 요구되는 정확성을 얻는 것을 더 어렵게 만든다.

본 발명을 통하여, 상술된 문제점은 크게 해결된다. 본 발명에 따라서, 탄성재료의 피스톤은 이중 챔버형의 주사 카트리지에 사용되도록 제공되고, 전방 피스톤과 후방 피스톤은 카트리지 배럴내에 정렬되며, 상기 피스톤의 단부면중 적어도 하나는 이것의 해제 상태에서 볼록형상을 가지므로, 상기 피스톤이 카트리지의 배럴에 위치될 때, 피스톤의 단부면은 거의 평면이다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 카트리지의 전방 및 후방 피스톤은 볼록한 형상의 적어도 하나의 단부면을 가지므로, 상기 카트리지에서 서로 대면된 2 개의 단부면은 거의 평면이다.

본 발명은 다음의 명세서와 첨부도면에 의하여 부가로 설명된다. 상기 도면에서,

Claims (5)

1. 원통형 챔버 내부에서 액체를 이동시키는 데에 사용하기 위한 탄성재 피스톤에 있어서, 피스톤 단부면의 적어도 하나는 비구속 상태에서 볼록 형상을 가지므로, 상기 면은 피스톤이 원통형 챔버내부에 정렬될 때 거의 평면인 것을 특징으로 하는 탄성재 피스톤.
2. 제1항에 있어서, 전방 피스톤 또는 후방 피스톤이 카트리지 배럴 내부에 정렬되는 이중 챔버형 주사 카트리지에 사용하기 위하여, 주사 카트리지의 전방 및 후방 피스톤은 적어도 하나의 볼록한 단부면으로 형성되므로, 상기 카트리지 배럴내부에 피스톤이 정렬한 후의 서로 대면하는 상기 피스톤의 단부면은 거의 평면인 것을 특징으로 하는 탄성재 피스톤.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피스톤은 고무로 제조되는 것을 특징으로 하는 탄성재 피스톤.
4. 배럴 내부에 정렬된 전방 피스톤 및 후방 피스톤을 포함하는 이중 챔버형 주사 카트리지에 있어서, 상기 피스톤중 적어도 하나는 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 챔버형 주사 카트리지.
5. 제4항에 있어서, 상기 2 개의 피스톤은 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 따라 형성되고, 서로 대면하는 거의 평면형을 가진 배럴 내부에 정렬되는 것을 특징으로 하는 이중 챔버형 주사 카트리지.