KR100506289B1 - 무바늘 피하 주사 시스템, 투약장치 및 이를 위한 약물 카트리지 - Google Patents

Abstract

액체약물을 주입하기 위한 무바늘 피하 주사 시스템으로서, 상기 시스템은, 약물을 수납하고, 추진제 및 점화기를 포함하는 일회용의 카트리지; 및 상기 카트리지를 수용하기 위한 압력챔버와, 점화시스템과 그 시스템의 신뢰성과 안전성을 보장해주는 수단을 포함하는 작동수단을 갖는 재사용가능한 투약장치를 포함한다. 상기 재사용가능한 투약장치는, (a) 체결조작에 의해 서로 결합되는 노우즈부 및 베이스부를 구비하는 하우징으로서, 상기 노우즈부는 취출구를 구비한 전방부와, 주입될 약물, 추진제 및 점화기를 수납하는 약물 유닛을 수납하는 카트리지를 수용하는 챔버를 구비하도록 되어 있는 하우징과, (b) 소정의 조건을 만족했을 때 상기 카트리지의 상기 점화기를 선택적으로 작동시키는 수단을 포함한다.

Description

무바늘 피하 주사 시스템, 투약장치 및 이를 위한 약물 카트리지 {NEEDLELESS HYPODERMIC INJECTION SYSTEM, APPLICATION DEVICE AND MEDICATION CARTRIDGE THEREFOR}

본 발명은 액체약물을 주입하기 위한 무바늘 피하 주사 시스템 (needleless hypodermic injection system) 에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 시스템의 제 1 부분인 재사용가능한 투약장치 (application device) 에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 시스템의 제 2 부분인 일회용의 약물 카트리지 (medication cartridge) 에 관한 것이다.

상기 종류의 종래 기술의 시스템 및 장치에는 중요한 결점이 있다. 그것들은 복잡한 구조여서, 특히 신체장애자나 몸이 부자유스러운 환자들에게는 그 조립 및 사용이 용이하지 않다. 더구나, 종래의 장치는, 우발적인 취출 및 그것으로 인한 바람직하지 않은 결과, 예를 들어 값비싼 약물의 손실 및 사용자에게 상처를 줄 수 있는 가능성을 방지하는 신뢰성 있는 수단이 결여되어 있다.제 FR-A 2796291 호에서는 불꽃 같은 충전물을 점화하기 위한 압전성 결정 (piezoelectric crystal) 을 갖춘 무바늘 피하 주사 시스템에 대해서 개시하였다.

본 발명의 주요한 목적은, 상기 결점이 제거되거나 또는 적어도 실질적으로 감소된 상기 종류의 약물 카트리지와 투약장치를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 상기 목적은, 액체약물을 주입하기 위한, 무바늘 피하 주사 시스템에 의해 달성되고, 상기 무바늘 피하 주사 시스템은,

(a) 약물을 수납하고, 추진제 및 점화기를 포함하는 일회용의 카트리지, 및

(b) 상기 카트리지를 수용하기 위한 압력챔버와, 점화시스템과 그 시스템의 신뢰성과 안전성을 보장해주는 수단을 갖는 작동수단을 구비한 재사용가능한 투약장치를 포함한다.

본 발명의 제 2 태양에 따르면, 상기 목적은, 투약장치 내에 삽입된 카트리지 내에 수납된 액체약물을 주입하기 위한 무바늘 피하 주사 시스템용의 재사용가능한 투약장치에 의해 달성되고, 상기 투약장치는,

a) 서로 연결되어 하우징을 형성하는 노우즈부 및 베이스부를 구비하는 하우징으로서,

상기 노우즈부는 액체약물을 수납하는 약물유닛을 구비하는 카트리지를 수용하기 위한 챔버를 포함하며,

상기 노우즈부는 그 길이를 따라 신장하는 대칭축 및 피부표면에 접하게 되는 외부 접촉면을 갖는 전면부를 포함하며, 상기 외부 접촉면은 상기 카트리지로부터 방출된 액체약물이 통과하여 상기 피부면을 통해 주입될 수 있는 개구를 가지도록 되어 있는 하우징과,

b) 주입을 하기 위해, 상기 카트리지 내에 포함된 상기 액체 약물을 방출시키는 방출수단으로서, 상기 방출수단의 점화기가 상기 카트리지 내에 수납되고, 상기 방출수단의 배터리가 상기 베이스부에 수납되도록 되어 있는 방출 수단과,

c) 상기 노우즈부가 상기 베이스부와 적절하게 완전히 결합되어 상기 하우징을 형성하는 제 1 지정상태에 도달하고 상기 하우징 내에 배치되는 조립검출수단과,

d) 일부가 상기 노우즈부 내에 배치되며, 또한 일부가 상기 베이스부 내에 배치되는 위치검출수단으로서,

d.2) 상기 노우즈부의 상기 접촉면이 상기 피부면에 소정 압력을 가하고, 상기 접촉면의 영역에 걸친 상기 압력의 분포가 실질적으로 균일한 조건과,

d.3) 상기 노우즈부의 상기 대칭축이 상기 피부면에 대하여 실질적으로 수직하게 배치되어 있는 조건을, 상기 피부면에 대한 상기 하우징의 상대적 위치에 의해 동시에 만족시키는 제 2 지정상태에 도달하는 위치검출수단과,

e) 상기 방출수단을 작동시키고, 통상은 작동불능이며, 제 1 지정상태에 도달한 후의 상기 조립검출수단과 제 2 지정상태에 도달한 때의 상기 위치검출수단에 의해 얻어지는 소정의 효과를 조합한 경우에만 작동가능한 작동 수단을 포함한다.

본 발명의 제 3 태양에 따르면, 상기 목적은, 삽입된 카트리지내에 수납된 액체약물을 주입하기 위한 무바늘 피하 주사 시스템에 사용되어, 상기 카트리지가 이 카트리지의 일부인 두 개의 전기 접점에 전기 에너지를 공급함으로써 점화하게 되는 추진제를 수납하도록 되어 있는 재사용가능한 투약장치에 의해 달성되고, 그 투약장치는,

a) 노우즈부 및 베이스부를 구비하는 하우징을 포함하고, 이 노우즈부와 베이스부 각각은 종축을 가지며, 또한 노우즈부와 베이스부는 사용자가 한손으로 파지할 수 있도록 하는 형상 및 치수를 가진 하우징를 형성하도록 서로 연결되고,

b) 상기 노우즈부는 액체 약물을 수납하는 카트리지를 수용하기 위한 챔버를 포함하고, 상기 노우즈부는, 주입될 피부면에 접촉하도록 설치된 외부 접촉면을 갖고,

c) 상기 베이스부는, 상기 노우즈부의 상기 챔버 내에 설치된 카트리지에 포함된 추진제의 점화를 유발하기 위한 전기적 수단 및 상기 전기적 수단을 작동시키기 위한 작동수단을 포함하며,

d) 상기 노우즈부의 상기 접촉면이 상기 피부면에 지정된 압력을 작용시키는지의 여부를 검출하면서 동시에 상기 노우즈부의 상기 종축이 상기 피부면에 실질적으로 수직으로 위치하는지의 여부를 검출하기 위한 위치검출수단을 포함하고, 상기 접촉면의 영역에서의 상기 압력 분포가 실질적으로 균일하며, 상기 후자의 조건을 만족했을 때 상기 위치검출수단이 상기 작동수단을 작동가능하게 한다.

본 발명의 제 4 태양에 따르면, 상기 목적은 액체약물을 주입하기 위한 무바늘 피하 주사 시스템용의 재사용가능한 투약장치에 의해 달성되고, 상기 투약장치는,

(a) 체결조작에 의해 서로 결합되는 노우즈부 및 베이스부를 구비하는 하우징으로서, 상기 노우즈부는 취출구를 구비한 전방부와, 주입될 약물, 추진제 및 점화기를 수납하는 약물 유닛을 수납하는 카트리지를 수용하는 챔버를 구비하도록 되어 있는 하우징과,

(b) 소정의 조건을 만족했을 때 상기 카트리지의 상기 점화기를 선택적으로 작동시키는 수단을 포함한다.

본 발명에 따른 제 5 태양에서, 상기 목적은 액체약물을 주입하기 위한 무바늘 피하 주사 시스템용의 약물 카트리지에 의해 달성되고, 상기 카트리지는 다음을 수납하는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은,

(a) 주입될 임의량의 액체를 저장하도록 형상 및 치수를 갖고 변형가능한 제 1 영역과 취출구를 갖는 제 2 영역을 서로 액체 연통시킬 수 있는 약물 유닛을 수납하는 제 1 챔버와,

(b) 추진제를 수납하는 제 2 챔버와,

상기 제 1 챔버가, 탄성벽에 의해, 상기 약물유닛을 포함하는 제 1 구역과 상기 제 2 챔버와 연통하는 제 2 구역으로 분할되고, 상기 제 2 챔버내의 추진제의 점화에 의해 발생한 가스가 상기 제 1 챔버의 제 2 구역내로 팽창하고 상기 벽을 가압하여 변형시켜, 이 벽이 그 압력을 상기 약물유닛의 변형가능한 제 1 구역에 전달하여 이를 변형시켜, 이에 의하여 상기 취출구를 통하여 상기 약물을 방출시키게 되고,

(c) 가스의 상기 팽창을 위한 상기 카트리지 내의 유용한 체적을 선택된 소정의 크기를 가지도록 기계적으로 조정하는 수단을 포함한다.

첨부 도면을 참고하여 본 발명에 따른 실시형태를 후술한다. 이러한 실시형태는 본 발명의 이해를 돕기 위함이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 재사용가능한 투약장치가, 상기 투약장치에 삽입된 카트리지에 수납된 액체 약물을 주입하기 위한 무바늘 피하 주입 시스템의 일부로서 사용된다.

약물 카트리지 어셈블리

도 1 에 도시되는 바와같이, 본 발명에 따른 약물 카트리지 어셈블리 (11) 는 하기의 구성요소들을 포함한다.

예를 들어 플라스틱 재료로 제조되는 카트리지 쉘 (12) 은, 다른 구성요소들 중에서, 노즐의 일부를 밀봉으로 감싸며 밀봉된 약물모듈 내에 저장된 액체 약물 (16) 을 위한 저장기 (15) 를 형성하는 가요성 용기벽 (14) 과 노즐 본체 (13) 를 포함하는 밀봉된 약물 모듈을 포함한다. 내부에 저장된 액체 약물 (16) 을 포함하는 상기 밀봉된 모듈은 살균상태에서 제조된다.

상기 용기벽 (14) 의 일부는, 노즐 본체 (13) 의 분출식 오리피스 (18) 를 덮는 절취식 보호캡 (17) 을 형성한다. 상기 캡 (17) 은 사용자에 의해 사용직전에 제거된다.

예를 들어 고무로 제조된 봉입물 (21) 은 가요성 용기벽 (14) 을 감싸며 보호벽으로서 기능한다. 상기 봉입물 (21) 은 상기 가요성 용기벽 (14) 이 고온 가스와 직접 접촉하는 것을 막아, 상기 가요성 용기벽 (14) 이 파손되더라도 노즐 본체 (13) 의 유로 (22) 및 노즐 본체 (13) 의 분출식 오리피스 (18) 내로 고온 가스가 들어가는 것을 방지한다. 또한, 상기 봉입물 (21) 은 액체 약물 (16) 을 포함하는 약물 모듈과 카트리지 쉘 (12) 사이에서 가스 밀봉을 형성한다.

상기 카트리지 쉘 (12) 은, 내부에 수납된 구성요소를 통합하여, 또한 그 내부에 수납된 가스발생기에 의해 작동중 발생하는 가스를 수납한다. 상기 카트리지 쉘 (12) 내에서 발생된 가스압력이 하기의 재사용가능한 작동장치의 일부인 주위의 고강도 챔버에 전달되기 때문에, 상기 카트리지 쉘 (12) 의 벽은 상대적으로 얇다.

주입에너지는 카트리지 쉘 (12) 의 후부에 위치한 가스발생기에 의해 제공된다. 상기 가스발생기는, 출구오리피스판 (25) 과 폐쇄플러그 또는 폐쇄판 (26) 사이에 위치한 추진제 수납 챔버 (24) 를 구비하는 금속제의 가스발생기 본체 (23) 를 구성하는 서브어셈블리이다. 액체 약물을 주입하기 위해 필요한 에너지를 공급하기 위해 가스발생기가 작동될 경우, 추진제 수납 챔버 (24) 내에 포함된 추진제가 전열선에 의해 점화되어 고온 가스를 발생시키고, 이 고온 가스는, 봉입물 (21), 가요성 용기벽 (14) 및 약물저장기 (15) 를 감싸는 가스압력챔버 (27) 와, 보조용적부 밀봉링 (34) 의 축방향 위치에 의해 크기가 정해지는 환상의 보조용적부 (co-volume) (28) 로 흐른다.

전열선은 상기 추진제 수납 챔버 (24) 내에 설치된다. 상기 전열선은 폐쇄판 내에 설치된 점화접점 (31, 32) 에 전기적으로 접속되어 있다. 약물 카트리지 어셈블리가 재사용가능한 투약장치 내에 적절히 위치할 경우, 점화접점 (31, 32) 은, 하기의 투약장치의 일부인 전기 접점에 대응하여 결합한다. 전력은, 투약장치의 전기 접점과 또한 이에 결합되는 점화접점 (31, 32) 을 통하여 추진제 수납 챔버 (24) 내에 설치된 전열선 (도 11에 도시됨) 으로 전달될 수 있다.

상기 카트리지 쉘 (12) 은, 이 카트리지 쉘 (12) 내에 스냅 결합되며 예를 들어 플라스틱 재료로 제조되는 내부지지물 (33) 을 포함하며, 상기 밀봉된 약물 모듈 및 가스발생기를 적소에 유지한다. 주입을 하기 위해서 카트리지 어셈블리 (11) 가 하기의 투약장치 내에 삽입되어 적절히 위치될 경우, 상기 투약장치의 일부는 카트리지 어셈블리 (11) 의 후부를 가압하여, 상기 가스발생기의 폐쇄판 (26), 내부지지물 (33), 봉입물 (21) 및 상기 밀봉된 약물 모듈을 상기 카트리지 쉘 (12) 의 노즈부에 대하여 고정한다. 카트리지 어셈블리 (11) 는 작동시 주입을 하기 위한 투약장치에 의해 상기와 같이 고정되어 유지된다. 카트리지 어셈블리 (11) 의 상기와 같은 고정조작에 의해, 노즐 본체 (13) 의 분출식 오리피스 (18) 주위로 고온 가스가 누설되는 것이 방지되도록 밀봉될 수 있다.

상기 투약장치에 의해 카트리지 어셈블리가 작동될 경우, 카트리지 쉘 (12) 내의 밀봉된 약물모듈의 일부를 감싸는 가스에 의해 발생한 압력은, 가요성 용기벽 (14) 을 통해 밀봉된 약물모듈 내에 포함된 액체 약물 (16) 에 전달된다. 이러한 방식으로 액체 약물에 가해지는 압력은 상기 가요성 용기벽 (14) 을 붕괴하도록 하고, 또한 이는 분출식 오리피스 (18) 를 통하여 액체 약물이 고속으로 나오게 한다. 주입 초기에는 최고 300 바의 최대 압력이 발생하여, 액체약물을 분출시켜 피부층을 관통시켜서, 피하조직 내에 액체 유로를 형성한다. 그 후, 압력은 약 100 바로 하강하여 상기와 같이 형성된 액체 유로를 통한 약물 주입을 완료하게 된다.

분출 관통의 용이함은, 환자 또는 동일 환자라도 주입 부위에 따라 달라진다. 따라서, 분출 관통력을 적절한 수치로 제어하기 위해 초기의 최대 주입압력을 조절한다. 이러한 조절은, 보조용적부 밀봉링 (34) 을 상기 카트리지 쉘 (12) 에 대하여 적절한 축방향 위치에 배치하여 상기 환상의 보조용적부 (28) 의 크기를 설정하는 것이 효과적이다.

상기 보조용적부 (28) 를 증가시킴에 따라, 상기 가스발생기에 의해 발생되고 전달된 가스의 팽창체적이 증가하여, 상기 초기 최대압력을 보다 낮은 값으로 감소시킨다. 상기 투약장치 내에 카트리지 (11) 를 장착하고 있는 동안, 하기의 투약장치의 일부인 보조용적부 설정링 (48) 은 카트리지 후방으로 미끄러져, 상기 보조용적부 밀봉링 (34) 을 선택된 위치로 이동시키고 상기 위치에서 수납하게 한다.

하기의 작동장치 내에 고정되는 카트리지 어셈블리 (11) 는 밀폐밀봉된 어셈블리이며, 작동 이후 100 바의 압력을 유지한다. 따라서, 상기 투약장치는 상기 고정력을 제어된 방식으로 해제하고, 카트리지 (11) 내의 가스 압력에 의해 가스발생기의 폐쇄 플러그 (26) 에 힘을 가하여 가스발생기의 본체 (23) 와의 밀봉을 파괴하여 가스를 배출하도록 해야한다. 이러한 제어된 압력 방출을 통해, 주입에 사용된 후에 투약장치를 용이하게 개방할 수 있으며, 또한 주입 후에 카트리지 내의 잔류 압력에 의해 투약장치의 바람직하지 않은 강제 개방으로 사용자에게 부상을 주는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 투약장치의 구성

카트리지 어셈블리 (11) 의 전술한 특징은 투약장치가 만족해야 하는 기본적인 기능을 위한 필요조건이다. 부가적 필요조건은, 상기 투약장치를 안전하고 용이한 조작을 확보하는 것이다.

상기 투약장치에 카트리지 (11) 를 장착하기 위해서 사용자가 가해야 되는 힘 및 주입에 사용한 후에 상기 투약장치로부터 카트리지 (11) 를 분리하기 위해 사용자가 가해야 되는 힘은, 병들거나 고령의 환자가 상기 투약장치를 용이하고 확실하게 작동시킬 수 있도록 충분히 작아야 한다.

투약장치가 완전히 밀폐되어 잠겨지지 않으면, 상기 장치의 작동이 불가능 해야 한다. 그렇지 않으면, 잠금 기구가 부분적으로 결합하여, 주입작동시 발생하는 고압력에 의해서 오작동 및 부상을 초래할 수 있다.

상기 장치가 완전히 밀폐되어 잠겨지지 않으면, 장치의 작동이 불가능하도록 하기 위해, 본 발명에 따른 투약장치의 작동은, 투약장치의 작동이 가능하기 이전에 주입될 피부 표면에 대하여 투약장치의 노즈부를 소정의 힘으로 균일하게 가압할 것을 필요로 한다. 이러한 안전대책의 주목적은, 눈을 손상할 가능성이 있는 우발적인 액체의 분출을 방지하며, 또한 주입 부위의 피부 표면에 대하여 노즈부가 적절히 가압되기 이전에 투약장치가 조기 작동하여 주사액이 낭비되는 것을 방지하는데 있다.

상기 투약장치의 외면에는 어떠한 날카로운 가장자리나 돌기 (pinch point) 가 있으면 안되고, 또한 상기 투약장치의 설계는 인체공학적 요구를 만족해야한다.

상기 투약장치의 형상은, 그것이 수행해야할 기능에 매우 적합하게 되어야 하며, 따라서, 상기 투약장치내에 카트리지 (11) 를 착탈하는 방법 및 투약장치를 작동하는 방법은, 최소한의 사용자 교육으로 상기 투약장치를 적절하게 사용하도록 보장하는데 필요하도록, 사용자에게 명확하게 또한 직관적으로 알기 쉬운 것이어야 된다.

또한, 상기 투약장치 및 특히, 주입시 피부에 접촉하는 카트리지 노즐의 주변부는 용이하게 세척될 수 있도록 제작되어야 한다.

카트리지 (11) 와 투약장치에 의해 형성되는 하기의 주입시스템은, 어떠한 변형에 대하여 절대적 안전성과 저항력을 가져야 한다. 상기 장치 내에 어떠한 고장이 있을 경우, 예기치 않거나 또는 위험스러운 작동을 하기 보다는 작동되지 않도록 해야 한다. 상기 장치는, 영악한 사람이 장치가 부적절하게 작동되도록 장치를 개조하거나 변경하지 못하도록 설계되어야 한다.

하기의 투약장치는 상기의 조건을 만족시킨다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투약장치 (41) 는, 쉘 (43) 의 내부에 의해 형성되고 카트리지 어셈블리 (11) 를 수용하는데 적절한 압력 챔버 (49) 를 포함하는 노우즈부 (42) 와, 다른 구성요소들 중에서 브리치블럭 (45) 과 전기식 점화시스템 (도 2 에 도시되지 않음) 을 포함하는 베이스부 (44) 의 두 부분을 포함한다.

노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 는 2 개의 단계에 의해 조립된다. 제 1 단계로서는, 노우즈부 (42) 의 압력챔버 (49) 내에 카트리지 (11) 를 삽입하여, 그 후에 노우즈부 (42) 와 그 내에 삽입된 카트리지 (11) 를 베이스부 (44) 에 기계적으로 연결한다. 이러한 목적을 위해, 노우즈부 (42) 와 베이스부 (44) 는 한 세트의 잠김 러그 (lug) 의 결합을 제공하도록 서로에 대하여 1/4 회전한다.

제 2 단계로서는, 200 뉴톤의 필요한 예비하중으로 카트리지 어셈블리 (11) 를 고정하는 나사 기구를 죄기 위해, 노우즈부 (42) 를 베이스부 (44) 에 대하여 한바퀴 비튼다. 이 시점에서 투약장치 (41) 는 주입을 실시하도록 준비된다. 이러한 목적을 위해, 사용자는 카트리지 (11) 로부터 절취식 보호캡 (17) 을 제거하며, 노즐 본체 (13) 의 분출식 오리피스 (18) 를 주입 부위의 피부 표면에 대하여 가압하여, 그 후 주사액을 방출하도록 작동 스위치를 누른다.

상기 투약장치가 완전히 폐쇄되지 않았을 경우 및 노우즈부 (42) 의 피부접촉면이 피부 표면에 대하여 균일하게 가압되지 않을 경우, 인터로크 (interlock) 는 상기 투약장치의 작동을 방지한다.

사용된 카트리지는 장착 과정을 반대로 함으로써 분리된다. 이러한 목적을 위해, 노우즈부 (42) 가 베이스부 (44) 에 대하여 약 한바퀴 회전되어 상기 나사 기구의 고정을 해제하여 카트리지내의 가스 잔압이 빠져나가게 된다. 그 후, 잠금러그가 추가적으로 1/4 바퀴 회전되어 분리되며, 노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 가 서로 분리되어, 사용된 카트리지가 분리되어 폐기될 수 있다.

투약장치 (41) 는 다음의 서브시스템을 포함하는 엄격하게 통합된 시스템이다.

압력챔버 및 잠금부

상기 브리치블럭을 포함하는 잠금부와 압력챔버 (49) 는 고압 주입시 카트리지 어셈블리 (11) 를 감싸며 수납하는 한세트의 기계적 구성요소이다.

하우징

하우징은, 본 발명에 따른 투약장치의 일부를 형성하는 다른 서브시스템을 감싸며 지지한다. 또한, 상기 하우징은, 카트리지 (11) 의 착탈을 위해 투약장치를 개폐하고 주입을 관리하도록 사용자가 파지하는 표면을 형성한다.

전기식 점화시스템

전기식 점화시스템은, 배터리, 작동 스위치, 안전 인터로크 스위치 (safety interlock switches) 및 전기접속도선을 포함한다. 상기 전기식 점화시스템은, 사용자가 작동 스위치를 눌렸을 때, 카트리지 (11) 의 상기 점화접점 (31, 32) 에 전류를 흘러 이에 의하여 점화도선 (35) (도 11 에 도시됨) 에 전류를 흐르게 하여 주입 과정을 개시하게 된다.

대물센서 (object sensor)

대물센서는, 카트리지 (11) 내의 노즐 본체 (13) 의 분출식 오리피스 (18) 를 감싸는 기계적 구조물을 포함한다. 상기 기계적 구조물은 노우즈부 (42) 의 피부접촉면을 포함한다. 투약장치 (41) 가 이 투약장치 (41) 내에 장착된 카트리지 (11) 를 작동시키도록 하기 위해서, 상기 피부 접촉면 중 직경방향으로 반대로 위치한 2 부위가 주입 부위에 대하여 가압되어야 한다.

상기 서브시스템 각각을 이후에 보다 상세히 설명한다.

압력 챔버 및 잠금 기구

도 3 은 압력챔버 (49) 및 잠금 기구 (51) 의 일반적인 구성을 도시하였다. 압력챔버 (49) 는, 일단이 감소된 직경의 개구 (46) 로 되어 있고 타단이 전체 직경의 개구 (47) 로 되어 있는 일반적으로 원통형 쉘 (43) 의 내부이다. 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 은 고강도 강으로 제조되며, 약 900 바의 내압 (최고작동압력 300 바의 세 배) 을 손상없이 견딜 수 있는 치수로 되어 있다.

잠금 기구 (51) 는, 베이스부 (44) 에 의해 지지되고 그 내에 수납되는 기계적 구조물의 일부이다. 새로운 카트리지를 투약장치내에 장착하거나 또는 사용된 카트리지를 투약장치로부터 분리하기 위해, 노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 는 상기와 같이 분리되어, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 잠금 기구 (51) 로부터 분리된다.카트리지 (11) 가 압력챔버 (49) 내에 삽입될 경우, 절취식 보호캡 (17) 및 노즐 본체 (13) 의 외단부는, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 의 상기 감소된 직경의 개구 (46) 를 통하여 연장한다. 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 은 카트리지 쉘 (12) 에 헐겁게 끼워맞춰진다. 주입과정시 카트리지 쉘 (12) 의 내압이 카트리지 쉘을 탄성적으로 팽창시켜, 그 외면이 압력 챔버 (49) 의 쉘 (43) 의 내면에 접촉하게 되어, 이로 인하여 주입과정시 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 에 압력 부하가 전달되어, 카트리지 쉘 (12) 상의 이러한 기계적 응력이 제한된다. 주입 후, 카트리지 쉘 내의 잔류 압력은 전술한 통기 (venting) 에 의해 방출되어, 카트리지 쉘이 탄성적으로 수축한다. 이러한 수축에 의해, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 에 대한 카트리지 쉘 (12) 의 헐거운 끼워맞춤이 회복되며, 사용된 카트리지를 용이하게 분리할 수 있다. 카트리지 (11) 의 노즐 본체 (13) 는 주입 과정시 상기 감소된 직경의 개구 (46) 를 연결함에 동시에 카트리지 (11) 의 내압을 견딜만큼 충분한 강도를 가지고 있다.

압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 의 전체 직경의 개구 (47) 는, 쉘 (43) 이 잠금 기구 (51) 와 결합할 경우 폐쇄된다. 잠금 기구 (51) 는 몇가지 기능을 가지고 있다. 잠금 기구 (51) 의 제 1 기능은, 잠금 기구가 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 에 잠겨져서, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 로부터 잠금 기구를 분리하고자 하는 축방향의 압력 (카트리지 내부 직경 및 가스 압력의 함수) 을 지지하는 것이다. 잠금 기구 (51) 의 제 2 기능은, 카트리지 (11) 의 점화접점 (31, 32) 에 결합하는 상기 투약장치의 점화접점을 지지하는 것이다. 잠금 기구 (51) 의 제 3 기능은, 카트리지 (11) 내의 보조용적부 밀봉링 (34) 의 축방향 위치를 설정할 때 유용한 교체가능한 보조용적부 설정링을 지지하는 것이다. 잠금 기구 (51) 의 제 4 기능은, 카트리지의 작동 이전에 사용자가 카트리지 (11) 상에 필요한 고정력을 가하여 또한 주입 과정후 카트리지 (11) 내의 잔류 압력을 천천히 또한 제어된 방식으로 방출하는 것을 가능하게 하는 고정 나사 (52) 를 포함하는 것이다. 잠금 기구 (51) 의 제 5 기능은, 투약장치 및 카트리지 (11) 로 이루어지는 시스템을, 투약장치에 의해서 카트리지 (11) 를 작동할 수 있는 상태로 하기 위해서, 고정 나사 (52) 가 회전가능한 상태가 될 때까지 잠금 러그가 완전히 결합되도록 하는 기계적 인터로크를 포함하는 것이다. 이들 각각의 기능에 관해서는 이하에 보다 상세히 설명한다.

압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 상의 한쌍의 수 잠금러그 (male locking lug) (53) 가 잠금 기구 (51) 의 수용링 (55) 내의 암파킷 (female pocket) (54) 에 결합하여 구조적 연결을 형성한다. 사용자는, 축방향 이동으로 잠금러그 (53) 를 수용링 (55) 내에 삽입시킨 후, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 을 수용링 (55) 에 대하여 1/4 회전시켜, 잠금러그 (53) 를 암파킷 (54) 에 결합시킴으로써 연결을 형성한다. 이러한 유형의 연결은, 그 강도 및 신뢰성으로 인해, 소화기 및 호스 연결에 광범위하게 사용된다.

잠금러그 (53) 가 암파킷 (54) 과 완전히 결합된 후, 고정 나사 (52) 가 회전하여 브리치 블럭 (45) 을 카트리지 (11) 내로 가압한다. 고정 나사 (52), 압력챔버 (49) 의 쉘 (43), 수용링 (55) 및 브리치블럭 (45) 은, 모두 공통의 축 상에 있고, 즉 모두 동일축상에 배치되어 있다. 이러한 나사 거동은 카트리지 (11) 의 밀봉부에 약 200 뉴톤의 예비하중을 가하며, 보조용적부 밀봉링 (34) 의 축방향 위치를 선택된 장소에 설정하여, 투약장치의 점화접점을 카트리지의 점화접점에 대하여 가압하여, 이들 점화접점들 간에 전기적 접속이 발생한다.

주입과정이 종료된 후, 카트리지 (11) 내의 100 바의 잔류 압력에 의해, 고정 나사 (52) 상에 약 1600 뉴톤의 힘이 발생한다. 이러한 기계적 하중 하에서, 사용자는 고정 나사 (52) 를 회전시켜 브리치블럭 (45) 을 끌어 당겨 카트리지 (11) 를 통기시킨다. 고정 나사 (52) 의 일단은, 수용링 (55) 내의 나사산과 결합하는 오른쪽 나사를 구비하며, 고정나사 (52) 의 타단은, 브리치블럭 (45) 내의 나사산과 결합하는 왼쪽 나사를 구비한다. 수용링 (55) 내의 하나 이상의 핀이 브리치블럭 (45) 내의 축방향 구멍에 결합되며, 브리치블럭의 축방향 이동시 브리치블럭 (45) 의 회전을 방지한다. 전술한 바와 상이한 나사산을 고정 나사 (52) 에 제공함으로써, 동일한 나사산 피치 거리를 가진 단일 유형의 나사산을 고정 나사 (52) 가 구비하는 경우와 비교하여, 고정 나사의 1 회전당 브리치블럭 (45) 의 축방향 변위가 2 배로 될 수 있다. 나사 직경 및 피치의 적절한 선택은, 투약장치 (41) 의 조립과 분해에 필요한 노력의 양에 바람직하게 영향을 미친다. 이에 관해서는 이하에 보다 상세히 설명한다.

각각 래치부 (69) 및 아암부 (68) 로 구성되는 한쌍의 인터로크 레버 (56, 57) 가 피벗 (70) 상에서 상기 수용링 (55) 에 피벗 결합된다. 인터로크 레버 (56, 57) 는, 수용링 (55) 의 대칭축을 포함하는 평면에 놓이며, 피벗축은 상기 평면에 수직하며 상기 수용링의 대칭축의 각측에 대칭으로 놓여있다. 인터로크 레버 (56, 57) 는 바이어스 스프링 (60) 에 의해 비스듬히 스프링 지지되어 있어, 래치부 (69) 가 고정 나사 (52) 내에서 한쌍의 홈 (도시되지 않음) 과 결합되어 나사의 회전을 방지한다. 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 수용링 (55) 내로 삽입될 경우, 인터로크 레버 (56, 57) 의 아암부 (68) 가 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 내의 한쌍의 캠홈 (58, 59) 내로 미끄러져 들어간다.캠홈 (58, 59) 은, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 회전하여 잠금러그 (53) 에 결합했을 때에, 인터로크 레버 (56, 57) 의 아암부 (68) 를 움직이도록 형성되어 있어서, 래치부 (69) 는 고정 나사의 홈으로부터 제거된다. 따라서, 잠금러그 (53) 가 파킷 (54) 과 완전히 결합되었을 때에만 고정 나사 (52) 가 회전할 수 있다.

인터로크 레버 (56, 57) 의 제 2 기능은, 고정 나사 (52) 가 시작 위치로부터 회전하여 카트리지를 고정하여 이로 인해 카트리지 (11) 의 폐쇄플러그 및 압력 챔버 (49) 를 브리치블럭 (45) 을 사용하여 고정하였을 때에, 잠금러그 (53) 의 회전 및 파킷 (54) 으로부터의 분리를 방지하는 것이다. 고정 나사 (52) 가 회전할 경우, 인터로크 레버 (56, 57) 의 래치부 (69) 는 고정 나사 (52) 의 외경상에서 미끄러지며, 더이상 고정 나사의 홈으로 들어가지 않고 피벗 (70) 을 중심으로 회전한다. 따라서, 인터로크 레버 (56, 57) 의 아암부 (68) 는 고정되고, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 내의 캠홈 (58, 59) 의 측면에 대하여 가압하며, 잠금러그 (53) 의 회전을 방지한다. 이렇게 함으로써, 카트리지 (11) 의 작동시 잠금러그 (53) 가 파킷 (54) 과 완전히 결합된 채로 유지될 수 있으며, 단지 고정 나사 (52) 가 시작 위치로 복귀된 이후에만 분리될 수 있음을 보장해준다. 이 시점에서, 인터로크 레버 (56, 57) 의 래치부 (69) 는 고정 나사의 홈내로 다시 하강하여 인터로크 레버 (56, 57) 의 래치부 (69) 가 피벗 (70) 을 중심으로 회전하도록 한다.

인터로크 레버 (56, 57) 의 제 3 기능은, 고정 나사 (52) 가 시작위치에 있지 않을 경우, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 삽입되지 않도록 하는 것이다. 이러한 상태에서는, 인터로크 레버의 아암부 (68) 가 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 내의 캠홈에 들어가지 않도록 레버의 아암부 (68) 를 변위시키면서, 인터로크 레버 (56, 57) 의 래치부 (69) 가 고정 나사 (52) 의 외주면을 미끄러진다. 이것은 잠금러그 (53) 가 파킷 (54) 에 결합될 정도로 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 수용링 (55) 내로 들어가는 것을 방지한다. 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 제거되어 고정 나사 (52) 가 시작상태에 있지 않는 상태는 정상 상태가 아니며, 고장 또는 부정조작을 의미한다. 이러한 이상 상태를 고치기 위해서는 장치의 수리 또는 교환을 필요로 한다.

고정 나사 (52) 의 설계변수를 주의 깊게 선택함으로써, 투약장치 (41) 의 조립 및 분해에 필요한 노동력이 거의 동일하고, 이것은 장치의 사용시 그 편리함을 매우 개선시켜 준다.

고정 나사 (52) 의 마찰력에 의한 토크는, 축방향 하중, 나사산의 직경, 및 마찰계수에 따라 변한다. 하중 반동 토크는 축방향 하중 및 나사산의 피치에 따라 변한다. 상기 반동 토크는, 폐쇄방향에서 마찰 토크를 증가시켜 (투약장치 (41) 조립때) 사용자의 노동력을 증가시킨다. 반대로, 상기 반동 토크는, 개방 방향에서 마찰 토크를 감소시켜 (투약장치 (41) 의 분해때) 사용자를 돕는다. 축방향 하중은, 폐쇄 방향에서 약 200 뉴톤이며 개방 방향에서 약 1600 뉴톤이므로, 본 발명에 따라서, 고정 나사 (52) 의 변수를 개방 및 폐쇄시 토크를 동일하게 하도록 선택된다. 하기의 표는 전형적인 설계계산결과를 요약한 것이다.

변수 값

고정나사의 직경 8mm

나사산의 마찰계수 0.12

최대 폐쇄력 200N

최대 개방력 1600N

동일한 개방 및 폐쇄 토크 20 N-cm

나사산 피치 (고정 나사의

왼쪽 나사와 오른쪽 나사의 합계) 6mm

하우징

도 4 는, 하우징 구성요소를 포함한 투약장치 (41) 의 단면도이다. 하우징은, 기능적인 구성요소들을 포함할 뿐만 아니라 그 자체도 중요한 기능을 갖고 있다. 하우징의 노우즈부 (42) 는 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 에 고정 연결되며, 사용자가 개폐 토크를 작용시키기 위한 하나의 핸들로서 기능한다. 하우징의 베이스부 (44) 는 고정 나사 (52) 에 고정 연결되며, 또 다른 핸들로서 기능한다. 하우징의 베이스부 (44) 는 수용링 (55) 및 브리치블럭 (45) 에 대하여 회전한다. 또한, 하우징의 노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 는, 장치가 완전히 폐쇄되어 있을 때에, 라인업 (line up) 되는 난형으로 되기 때문에, 결합 상태에서 시각적이고 또한 촉각적인 지시기로서도 작용한다. 투약장치 (41) 의 폐쇄는, 상기 투약장치 (41) 를 폐쇄 위치에 멈추게 하기 위한 스프링부하 핀 및 걸쇠 (61) 에 의해 보조된다. 하우징의 부가적인 기능과 특징은, 투약장치 (41) 의 다른 태양에 대한 기재로부터 자명할 것이다.

도 5 내지 9 는, 노우즈부 (42) 와 그 구성요소의 일부를 다양하게 나타낸 도면이다. 도 5 는, 도 4 에 도시된 바와 같은 종류의 투약장치의 노우즈부 (42) 의 측면도이다. 도 6 은, 도 5 에 도시된 노우즈부 (42) 의 제 1 사시도이다. 도 7 은, 도 5 에 도시된 노우즈부 (42) 의 제 2 사시도이다. 도 8 은, 도 5 내지 도 7 에 도시된 노우즈부 (42) 의 구성요소들의 제 1 분해도이다. 도 9 는, 도 5 내지 도 7 에 도시된 노우즈부 (42) 의 구성요소들의 제 2 분해도이다.

전기식 점화시스템

도 10 및 도 11 은, 투약장치 (41) 의 전기식 점화시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.

가장 단순한 구조에서, 투약장치 (41) 의 전기식 점화시스템은, 배터리 (62), 사용자에 의해 제어되는 작동 스위치 (63), 카트리지 (11) 의 전기접접과 접속하는 전기접점, 및 상호 접속 도선으로 구성된다. 사용자는 투약장치 (41) 내에 새로운 카트리지 (11) 를 장착하고, 상기 장치를 폐쇄하여 잠그고, 절취식 보호캡 (17) 을 제거하여, 주입 부위의 피부에 대하여 분출식 오리피스 (18) 를 가압하여 작동 스위치의 푸시버튼 (63) 을 누른다. 카트리지 (11) 의 가스 발생기 내의 전열선에 전류가 흘러 추진제가 점화되어 주입이 시작된다. 본 발명은 이러한 기본적인 방법을 이용하여 인터로크기구를 더 부가시켜, 위험한 상태를 야기하거나 주입 카트리지의 낭비를 초래하는 조기 작동의 가능성을 감소시켜준다.

본 발명의 전기식 점화시스템의 물리적 형상은 도 4 에 도시된다. 점화 구성요소들은, 상기된 것을 제외하고, 하우징의 베이스부 (44) 에 부착된다. 배터리 (62) 는, 납땜 등의 수단에 의해 영구적으로 접속되며, 통상적으로 투약장치 (41) 의 수명기간 동안 지속될 것이다. 배터리의 양단자 (64) 는 통상적으로 개방된 제 2 스위치 (71) 의 입력단자에 접속되고, 음단자 (65) 는 통상적으로 개방된 제 1 스위치 (72) 의 입력단자에 접속된다. 제 2 스위치 (71) 의 출력단자는, 중앙점화접촉핀 (66) 과 접촉하여 바이어스된 전도성 스프링 부재 (73) 에 접속된다. 중앙점화접촉핀 (66) 이 하우징의 베이스부 (44) 가 아니라 수용링 (55) 과 같이 회전하므로 상기 접촉 접속이 필요하다. 제 1 스위치 (72) 의 출력단자는 바이어스된 전도성 스프링 부재 (67) 에 접속되고, 이 전도성 스프링 부재는 수용링 (55) 내의 접동식 전도성 이송핀 (74) 과 접촉하도록 바이어스되어 있다. 상기 이송핀 (74) 은, 전도성 스프링 부재 (67) 로부터 보조용적부 설정핀 (48) 및 브리치블럭 (45) 까지의 전도성 통로를 형성한다. 하우징의 베이스부 (44) 및 수용링 (55) 이 회전방향 및 축방향으로 상대이동을 하기 때문에, 고정 나사 (52) 가 소정의 작동 위치에 있을 경우에만 접촉하여 점화가 가능해진다.

상기 중앙점화접촉핀 (66) 은, 상기 카트리지의 중앙점화접점 (32) 에 대하여 가압한다. 핀헤드 (75) 는, 상기 접동식 브리치블럭 (45) 에 구조적으로 접속되지만, 절연 부싱 (76) 에 의해 전기적으로는 절연되어 있다. 핀샤프트는 상기 브리치블럭 (45) 및 고정 나사 (52) 내의 틈새구멍을 관통하며, 절연 슬리브베어링 (77) 에 의해 중앙에 지지되어 전기적인 절연상태를 유지한다.

전기전도성 접동식 브리치블럭 (45) 은, 카트리지 (11) 의 외부점화접점 (31) 에 대하여 가압한다. 전술한 바와 같이, 고정 나사 (52) 가 작동 위치에 있으며, 이송핀 (74) 이 전도성 스프링 부재 (67) 와 접촉하고 있을 경우에만 전류가 브리치블럭 (45) 으로 흐를 수 있다.

제 1 스위치 (72) 가 닫힌 상태이고 고정 나사 (52) 가 작동 위치에 있는 경우, 제 2 스위치 (71) 는, 점화접점 및 카트리지 (11) 내의 전열선 (35) 을 통하는 전류에 대한 유일한 장벽이 된다. 그 결과, 제 2 스위치 (71) 의 입력단자와 출력단자 사이에 배터리 전압이 걸린다. 이러한 "작동준비" 상태는 그 양단자를 가로질러 접속된 LED (78) 에 의해 시각적으로 표시된다. 그 후, 사용자가 푸시버튼 (63) 을 누르면 제 2 스위치 (71) 를 닫을 경우 장치가 작동하게 된다.

푸시버튼 (63), 코일스프링 (81), 핀레버 (82) 및 판스프링 (83) 으로 구성되는 기구는, 사용자가 푸시버튼 (63) 을 눌렸을 때, 제 2 스위치 (71) 를 닫히게 하기 위해 사용된다. 이러한 배치에 의해, 푸시버튼 (63) 은 사용자에게 편리한 장소에 배치되는 것이 가능해지고, 한편 제 2 스위치 (71) 는 하우징 공간내의 이용가능한 장소에 배치된다. 푸시버튼 (63) 은 하우징 내의 슬리브 (84) 내를 미끄러지며, 코일스프링 (81) 에 의해 외부로 바이어스된다. 상기 핀레버 (82) 는 두 가지 목적을 위해 사용된다. 첫번째로, 핀레버는, 푸시버튼 (63) 내로 가압되며, 슬리브 (84) 의 측면 개구내로 연장하여, 푸시버튼 (63) 을 하우징내에 유지시킨다. 두번째로, 핀레버는, 플런저 (85) 를 작동시키는 제 2 스위치와 결합하는 판스프링 (83) 에 푸시버튼의 운동을 전달하는 레버로서 기능한다. 핀레버 (82) 는, 투약장치 (41) 의 하우징의 노우즈부 (42) 에 가장 가까운 슬리브 (84) 의 측면 구멍에서 선회하며, 또한 반대측에 있는 슬롯 (86) 을 통해 회전한다. 판스프링 (83) 은, 일단이 고정되며, 제 2 스위치 (71) 를 지나 연장하여, 핀레버 (82) 의 단부에 결합한다. 핀레버 (82) 가 회전할 경우, 이에 의해 판스프링 (83) 이 제 2 스위치 (71) 쪽으로 편향되어, 작동 플런저 (85) 를 가압한다. 하우징 내의 슬리브 (84) 는, "작동준비" 를 나타내는 LED (78) 에 의해 조명되는 반투명 플라스틱으로 제조된다.

도 10 에 도시된 전기식 점화시스템의 개략도에서는, 투약장치 (41) 를 통해 주입이 실시되기 위해서, 스위치 (71, 72) 와, 잠금 기구 (51), 스프링부하핀과 걸쇠 (61) 및 전기전도성 이송핀 (74) 에 의해 형성된 스위치들이 닫혀야 한다는 것을 나타내었다. 상기 후자의 스위치는, 상기 투약장치 (41) 가 완전히 조립된 경우, 즉, 노우즈부 (42), 베이스부 (44), 및 카트리지 (11) 내에 수납된 구성요소가 모두 상대적으로 적절한 위치에 있는 경우에만 닫혀진다.

도 11 에 도시된 전기식 점화시스템의 개략도에서는, 투약장치 (41) 가 완전히 조립되어, 여전히 개방되어 있는 스위치 (71 및 72) 를 제외하고, 점화에 필요한 모든 접속이 확립된 상태를 나타내었다. 이러한 상태에서, 저항기 (79) 에 의해 제한된 전류가 LED (78) 에 흐른다. 이러한 전류는, 전열점화도선 (35) 에 의한 점화를 발생하기 위해서 필요한 값보다 낮지만, LED (78) 를 발광시키기에는 충분하므로, 투약장치 (41) 가 주입 부위에 적절히 배치되어 있으면, 주입을 할 준비가 되었음이 LED (78) 의 발광에 의해 표시할 수 있다.

투약장치 (41) 가 주입 부위에 적절히 배치되면, 이러한 배치에 의해 스위치 (72) 가 닫혀지며, 그 후 사용자가 푸시버튼 (63) 을 작동시켜 스위치 (71) 를 닫을 수 있다. 이러할 경우, 전기식 점화회로가 닫힌 상태가 되어, 카트리지 (11) 내의 추진제를 점화시키기 위한 충분한 전류가 점화도선 (35) 에 흐른다.

대물센서/위치검출기

대물센서 또는 위치검출기는, 투약장치 (41) 의 하우징의 노우즈부 (42) 가 작동이 가능/허용되기 전에 주입 부위의 피부표면에 대하여 균일하게 가압될 것을 요구한다. 대물센서/위치검출기는 도 4 에 도시되었다. 하우징의 노우즈부 (42) 는, 하우징 및 주입노즐로부터 돌출하는 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 의 단부를 감싸는 편평한 환상의 면 (91) 을 갖는다. 직경방향으로 반대로 위치한 한쌍의 센서핀 (92, 93) 은, 하우징내에 있는 구멍 내에서 미끄러지며, 중지위치에서 그 센서핀의 단부가 환상의 면에서 짧은 거리만 신장하고 있다. 본 발명에 따른 인터로크시스템은, 주입 수행을 가능하게 하기 위해, 양 센서핀 (92, 93) 이 상기 환상의 면 (91) 과 동일면이 되도록 가압될 것을 요구한다. 센서핀 (92, 93) 은, 이 센서핀 (92, 93) 과의 접점에서 자유롭게 회전하는 동심으로 배치된 견고한 금속제 센서링 (94) 을 지지한다. 이것은, 센서링 (94) 및 양 핀 (92, 93) 을 환상의 면 (91) 과 동일면에 있도록 하여 주입 실행을 가능하게 하기 위해서, 두개 이상의 별개의 장소를 가압해야 하는 조건을 명확히 하고 있다. 만약, 센서링 (94) 이 그 원주상의 어떠한 위치에서 가압된다면, 센서링이 기울어지고, 두 개의 센서핀 (92, 93) 중 많아야 하나가 환상의 면 (91) 과 동일면이 되도록 가압될 것이다. 센서링 (94) 및 센서핀 (92, 93) 을 포함하는 환상의 영역은, 가요성 고무부트 (95) 로 덮여진다. 상기 부트 (95) 의 내부 가장자리는 연결지점 (105) 에서 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 에 결합되고, 부트 (95) 의 외부 가장자리는 상기 하우징의 노우즈부 (42) 내의 홈에 끼워맞춤된다. 상기 부트 (95) 는 매끈하고 또한 용이하게 세척할 수 있는 표면을 형성하여 상기 기구를 보호한다. 또한, 상기 부트 (95) 는, 센서링 (94) 을 유지하여, 중지위치에서 센서핀 (92, 93) 과 적절한 위치 관계가 되도록 고정한다.

상기 센서핀 (92, 93) 은 상기 하우징의 노우즈부 (42) 내의 중계링 (relay ring) (96) 을 가압한다. 또한, 상기 중계링 (96) 은 경사판 (97) 을 가압한다. 상기 경사판 (97) 은 직경방향으로 반대로 위치한 두개의 피벗지점 (98) (각각 98a, 98b) 에서 상기 중계링 (96) 과 접촉하고, 직경방향으로 반대로 위치한 두개의 레그 (99) (각각 99a, 99b) 는 하우징의 베이스부 (44) 쪽으로 연장한다. 상기 레그 (99) 는 상기 피벗지점 (98) 으로부터 90°오프셋 되어 있으며, 센서핀 (92, 93) 과 동일한 평면 내에 놓여있다. 판스프링 (sheet spring) 재료로부터 형성된 복귀스프링 (101) 은, 경사판 (97), 중계링 (96) 및 센서핀 (92, 93) 을 하우징의 노우즈부 (42) 쪽으로 누르기 때문에, 센서링 (94) 이 중지위치로 눌러진다. 하우징의 베이스부 (44) 에 접하고 하우징의 노우즈부 (42) 의 표면상에 있는 덮개판 (102) 은, 상기 복귀스프링 (101) 을 지지하며, 상기 기구를 보호한다. 경사판의 레그 (99) 는, 그 단부가 중지위치에서 외부면과 동일한 높이로한 상태에서, 덮개판 (102) 내의 구멍을 관통한다.

하우징의 노우즈부 (42) 가 베이스부 (44) 에 부착되고, 고정 나사 (52) 가 잠겨질 경우, 상기 두개의 경사판의 레그 (99) 중 하나가 상기 인터로크 푸시핀 (103) 과 일렬로 정렬된다. 이 핀은, 제 1 스위치의 플런저 (104) 와 접촉하며, 경사판의 레그 (99) 중 하나에 의해 눌러질 때 제 1 스위치 (72) 를 닫히게 한다. 다른 경사판의 레그는 하우징의 베이스부 (44) 와 접촉하여 피벗지점을 형성한다. 상기 센서링 (94) 이 양 센서핀을 완전히 가압할 경우, 상기 중계링 (96) 이 경사판의 두개의 피벗지점에 대하여 균일하게 가압된다. 이것은, 경사판이 하우징과 접촉한 상태에서 레그에 의해 형성된 피벗지점을 중심으로 회전하도록 하며, 또 다른 레그는 신장하여 인터로크 푸시핀 (103) 을 눌러 제 1 스위치 (72) 를 닫히게 한다. 단지 하나의 센서핀 (92 또는 93) 만이 눌러지는 경우, 중계링 (96) 은 균일하게 움직이는 것보다도 기울어진다. 경사판 (97) 의 피벗지점과 접촉하는 중계링 (96) 상의 두 지점은, 전체 거리의 절반만을 이동하여, 그 결과 경사판의 레그 (99) 는 전체 거리의 절반만을 이동하고 제 1 스위치 (72) 를 열린 상태로 둔다.

상기 대물센서/위치검출기는 다수의 유용한 특징을 갖는다. 첫번째는, 이 장치는, 전기기계적이면서, 정전기 방전 또는 다른 전자기적 방해원에 의한 허위 신호에 민감하거나 또한 그 허위신호에 의해 작동에 영향을 주는 어떠한 전자장치도 포함하지 않는다는 것이다. 두번째는, 전기식 점화회로는 전체적으로 하우징의 베이스부 (44) 내에 배치되고, 신뢰성을 손상시키는 하우징의 제거가능한 노우즈부 (42) 에 연결되지 않는다는 것이다. 세번째는, 경사판의 레그 (99) 를 인터로크 푸시핀 (103) 과 정렬시키기 위해서는, 투약장치가 반드시 완전히 폐쇄되어 잠겨져야 한다는 점에서 안전성을 추가로 제공한다는 것이다. 네번째는, 대물센서/위치검출기의 구조가 대칭이므로, 하우징의 노우즈부 (42) 는 서로 각도방향으로 180°이격된 두 위치 중 하나에서 하우징의 베이스부 (44) 에 접속될 수 있다.

비록 본 발명의 실시형태를 특정 용어를 사용하여 설명하였지만, 상기 설명은 단지 이해를 돕기 위함이며, 후술하는 청구항의 본질 또는 범위를 벗어나지 않는 한도에서 수정이 가해질수 있음이 이해되어야 한다.

본 발명에 따르면, 주입은, 정확한 주입을 위해 필요한 소정의 다수의 조건을 만족하였을 때에만 실행가능하다. 따라서, 우발적인 취출 및 이에 의한 바람직하지 않은 결과, 예를 들어, 값비싼 약물의 손실과 사용자에게 상처를 줄 가능성 등의 위험성이 실질적으로 감소된다.

본 발명에 따른 장치 및 시스템은 사용이 용이하고 안전하며 편리하므로, 어떠한 훈련 또는 특별한 교육없이 환자 및 다른 사람들이 조립하여 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 장치 및 시스템의 제조 비용은 동일목적의 종래 장치보다 높지 않다.

도 1 은, 본 발명에 따른 무바늘 주사 시스템 내에 사용되는 약물 카트리지 (11) 의 기본적인 구조를 도시하는 개략단면도이다.

도 2 는, 도 1 에 따른 약물 카트리지를 포함하는 본 발명에 따른 투약장치의 기본적인 구조를 도시하는 개략단면도이다.

도 3 은, 도 2 에 따른 투약장치의 일부분이며, 고압 주입시 도 1 에 도시되는 유형의 약물 카트리지 (11) 를 수납하고 봉입하기 위해 설치되는 잠금수단 및 압력챔버의 개략단면도이다.

도 4 는, 약물 카트리지가 삽입되지 않은, 본 발명에 따라 완성된 투약장치의 개략단면도이다.

도 5 는, 도 4 에 도시되는 유형의 투약장치의 노우즈부의 측면도이다.

도 6 은, 도 5 에 도시되는 노우즈부 (42) 의 제 1 사시도이다.

도 7 은, 도 5 에 도시되는 노우즈부 (42) 의 제 2 사시도이다.

도 8 은, 도 5 내지 도 7 에 도시되는 노우즈부의 구성요소들의 제 1 분해도이다.

도 9 는, 도 5 내지 도 7 에 도시되는 노우즈부의 구성요소들의 제 2 분해도이다.

도 10 은, 도 4 에 도시되는 종류의 투약장치의 전기점화회로의 제 1 개략도이다.

도 11 은, 도 4 에 도시되는 종류의 투약장치의 전기점화회로의 제 2 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11: 약물 카트리지/카트리지 어셈블리 12: 카트리지 쉘

13: 노즐 본체 14: 가요성 용기벽

15: 약물 저장기 16: 액체 약물

17: 절취식 보호캡 18: 분출식 오리피스

21: 봉입물 22: 유로

23: 가스발생기 본체 24: 추진제 수납 챔버

25: 출구 오리피스판 26: 폐쇄플러그/폐쇄판

27: 가스압력챔버 27: 환상의 보조용적부

31: 점화접점 32: 점화접점

33: 내부지지물 34: 보조용적부 밀봉링

35: 전열선/점화도선 41: 투약장치

42: 노우즈부 43: 압력챔버 쉘

44: 베이스부 45: 브리치 블럭

46: 감소된 직경의 개구 47: 전체 직경의 개구

48: 보조용적부 설정링 49: 압력챔버

51: 잠금 기구 52: 고정 나사

53: 수 잠금러그 54: 암 파킷

55: 수용링 56: 인터로크 레버

57: 인터로크 레버 58: 캠홈

59: 캠홈 60: 바이어스 스프링

61: 스프링부하 핀 및 걸쇠 62: 배터리

63: 푸시버튼/작동버튼 64: 양단자

65: 음단자 66: 중앙점화접촉핀

67: 전도성 스프링 부재 68: 아암부

69: 래치 (latch) 부 70: 피벗

71: 제 2 스위치 72: 제 1 스위치

73: 전기전도성 스프링 부재 74: 전기전도성 이송핀

75: 핀헤드 76: 절연 부싱 (bushing)

77: 절연 슬리브 베어링 78: 발광다이오드 (LED)

79: 전기저항 81: 코일스프링

82: 핀레버 83: 판스프링

84: 슬리브 85: 작동플런저

86: 홈 91: 편평한 환상의 면

92: 센서핀 93: 센서핀

94: 금속제 센서링 95: 가요성 고무 부트 (boot)

96: 중계링 97: 경사판

98: 피벗지점 (98a, 98b) 99: 레그 (99a, 99b)

101: 복귀스프링 102: 덮개판

103: 인터로크 푸시핀 104: 제 1 스위치의 플런저

105: 연결지점

Claims (34)

1. 액체약물 (16) 의 무바늘 피하 주사용 투약 장치 (41) 로서,

   a) 주입될 피부면상에 가해지는 외부 접촉면 (91) 과 종축을 가진 하우징 (42, 44) 을 포함하고,

   b) 상기 하우징 (42, 44) 은, 액체 약물의 방출을 유발하여 주입을 실시하도록 하는 방출 수단 (35, 62) 과 상기 방출 수단 (35, 62) 을 작동시키는 작동 수단 (63) 을 포함하는 투약 장치에 있어서,

   c) 상기 하우징 (42, 44) 의 접촉면 (91) 이 상기 피부면에 소정의 압력을 가하는지의 여부를 검출하면서 동시에 상기 하우징 (42, 44) 의 종축이 상기 피부면 (91) 에 실질적으로 수직으로 위치하는지의 여부를 검출하기 위한 위치검출수단 (92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 72, 103) 을 더 포함하고, 상기 접촉면 (91) 의 영역에서의 상기 압력 분포가 실질적으로 균일하며, 이러한 조건을 만족했을 때 상기 위치검출수단 (92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 72, 103) 이 작동 수단 (63) 을 작동가능하게 하는 것을 특징으로 하는 투약 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방출 수단 (35, 62) 은 점화용 추진 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투약 장치.
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20. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위치검출수단 (92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 72, 103) 은 기계적 및 전기-기계적 수단만을 포함하지만, 전기적 노이즈 또는 다른 전기적 교란신호에 민감한 전자수단을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 투약장치.
21. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위치검출수단 (92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 72, 103) 은, 이 위치검출수단 (92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 72, 103) 의 푸시핀 (103) 에 의해 기계적으로 작동되도록 되어 있는 제 1 스위치 (72) 를 포함하여, 피부면에 작용하는 소정의 압력으로 상기 피부면상에 하우징의 접촉면 (91) 이 가해짐을 감지하였을 때 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 투약장치.
22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하우징 (42, 44) 의 형상 및 치수는, 사용자가 한손으로 파지하여 사용할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 투약장치.
23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 작동 수단 (63) 이 작동될 때, 사용자에게 시각적 또는 청각적 신호를 제공하는 수단 (78) 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투약장치.
24. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위치검출수단 (92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 72, 103) 은, 순수한 기계적 목표물센서 (92, 93, 96) 와, 이 위치검출수단 (92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 72, 103) 의 푸시핀 (103) 에 의해 기계적으로 작동되는 제 1 스위치 (72) 를 포함하여, 상기 목표물센서 (92, 93, 96) 는 하우징 (42, 44) 의 접촉면이 신체부위에 가해짐을 감지했을 때 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 투약장치.
25. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 재사용가능한 투약장치로서,

    a) 서로 연결되어 하우징 (42, 44) 을 형성하는 노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 를 구비하는 하우징 (42, 44) 으로서,

    상기 노우즈부 (42) 는 액체약물 (16) 을 수납하는 약물유닛을 구비하는 카트리지 (11) 를 수용하기 위한 챔버 (49) 를 포함하며,

    상기 노우즈부 (42) 는 그 길이를 따라 연장하는 대칭축 및 피부표면에 접하게 되는 외부 접촉면 (91) 을 갖는 전면부를 포함하며, 상기 외부 접촉면은 상기 카트리지 (11) 로부터 방출된 액체약물 (16) 이 통과하여 상기 피부면을 통해 주입될 수 있는 개구를 가지도록 되어 있는 하우징과,

    b) 상기 카트리지 (11) 내에 수납되는 방출수단의 점화기 (35) 와 상기 베이스부 (44) 에 수납되도록 되어 있는 방출 수단의 배터리 (62) 와,

    c) 상기 노우즈부 (42) 가 상기 베이스부 (44) 와 적절게 완전히 결합되어 상기 하우징 (42, 44) 를 형성하는 제 1 지정상태에 도달하고 상기 하우징 (42, 44) 내에 배치되는 조립검출수단 (32, 66, 31, 74) 과,

    d) 일부가 상기 노우즈부 (42) 내에 배치되며, 또한 일부가 상기 베이스부 (44) 내에 배치되는 위치검출수단 (92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 72, 103) 으로서,

    d.2) 상기 노우즈부의 상기 접촉면이 상기 피부면에 소정 압력을 가하고, 상기 접촉면의 영역에 걸친 상기 압력의 분포가 실질적으로 균일한 조건과,

    d.3) 상기 노우즈부의 상기 대칭축이 상기 피부면에 대하여 실질적으로 수직하게 배치되어 있는 조건을, 상기 피부면에 대한 상기 하우징의 상대적 위치에 의해 동시에 만족시키는 제 2 지정상태에 도달하는 위치검출수단과,

    e) 통상은 작동불능이며, 제 1 지정상태에 도달한 후의 상기 조립검출수단 (32, 66, 31, 74) 과 제 2 지정상태에 도달한 때의 상기 위치검출수단 (72) 에 의해 얻어지는 소정의 효과를 조합한 경우에만 작동가능한 작동 수단 (63) 을 포함하는 투약장치.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 베이스부 (44) 는, 상기 카트리지 수용챔버 (49) 내로 삽입된 카트리지 (11) 를, 밀봉 폐쇄하고 소정의 예비하중으로 체결하기 위해, 상기 노우즈부 (42) 의 대응부 (52) 와 상호 작용하는 수단 (51) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 투약장치.
27. 제 25 항에 있어서, 상기 노우즈부 (42) 및 상기 베이스부 (44) 의 형상, 치수, 및 구성은, 그들의 적절하고도 완전한 결합이 정확히 형성되고 시각적 및 촉각적 탐지에 의해 인식될 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 투약장치.
28. 제 25 항에 있어서, 상기 노우즈부 (42) 와 상기 베이스부 (44) 는, 체결조작을 포함하는 조립단계에 의해 서로 조립되는 것을 특징으로 하는 투약장치.
29. 제 25 항에 있어서, 주입을 야기하는 전기회로를 더 포함하고, 상기 전기회로는,

    배터리 (62),

    상기 제 1 스위치 (72),

    사용자에 의해 작동되는 제 2 스위치 (71),

    상호연결 컨덕터, 및

    점화기 (35) 의 각 점화접점 (31, 32) 에 대응하는 점화 접촉핀 (66) 과 이송핀 (74) 을 포함하고, 상기 전기 회로는 다음의 조건, 즉

    i) 상기 카트리지 (11) 가 상기 노우즈부 (42) 의 상기 챔버 (49) 내에 적절하게 위치하게 되고,

    ii) 상기 제 1 및 상기 베이스부가 완전히 적절하게 결합됨으로써, 상기 전기회로의 점화 접촉핀 (66) 과 이송핀 (74) 이 점화기 (35) 의 각 점화접점 (31, 32) 과 접촉하며,

    iii) 상기 제 1 스위치 (72) 가 상기 목표물센서 (92, 93, 96) 에 의해 작동됨으로써 전기적으로 연결되고,

    iv) 상기 제 2 스위치 (71) 가 사용자에 의해 작동되는 조건을 만족했을 때에만, 상기 배터리 (62) 로부터 점화기 (35) 로 전류를 흘러보낼 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 투약장치.
30. 제 25 항에 있어서, 상기 조립검출수단 (32, 66, 31, 74) 은 기계적 수단만을 포함하는 것을 특징으로 하는 투약장치.
31. 액체약물 (16) 을 주입하기 위한, 무바늘 피하 주사 시스템으로서,

    a) 제 1 항에 따른 투약장치 (41), 및

    b) 약물 (16) 을 수납하고, 추진제 및 점화기 (35) 를 포함하는 일회용의 카트리지 (11) 를 포함하는 무바늘 피하 주사 시스템.
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