KR102150772B1 - 보관 중 낮은 반경방향 밀봉력을 갖는 도우징 유닛 - Google Patents

보관 중 낮은 반경방향 밀봉력을 갖는 도우징 유닛 Download PDF

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Abstract

본 개시는 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1) 에 대한 것으로, 도우징 유닛 (1) 은 도우징 실린더 (11) 및 피스톤 (12) 을 포함하고, 피스톤 (12) 은 변위 축선 (A) 을 따라 미끄럼 변위가능한 방식으로 도우징 실린더 (11) 내부에 배치된다. 피스톤 (12) 은 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변환가능하고, 피스톤 (12) 의 원주방향 밀봉 부재 (121) 는 보관 구성에서 기계적으로 이완되고 작동 구성에서 도우징 실린더 (11) 의 원주방향 내부면과 밀봉되어 미끄럼 맞물리게 된다. 도우징 유닛 (1) 은 피스톤 (12) 과 작동적으로 기계적 결합한 구성 전환 부재 (3) 를 포함하고, 구성 전환 부재 (3) 는 보관 위치로부터 작동 위치로 피스톤 (12) 에 대해 이동가능하여서, 피스톤 구성을 보관 구성으로부터 작동 구성으로 전환한다.

Description

보관 중 낮은 반경방향 밀봉력을 갖는 도우징 유닛
본 발명은 이동식 주입 시스템용 도우징 유닛들의 분야에 속한다. 본 발명은 추가로 도우징 유닛을 포함하는 이동식 주입 시스템들의 분야에 속한다. 또한, 본 발명은 도우징 유닛을 초기화하는 방법들의 분야에 속한다.
이동식 주입 기기들은 예를 들어 통증 치료 또는 암 치료뿐만 아니라 연속 피하 인슐린 주입 (CSII) 에 의한 진성 당뇨병 치료에서 당 업계에 잘 알려져 있고, 많은 공급회사, 예로 독일의 Roche Diagnostics GmbH, 또는 미국, 캘리포니아 소재의 Medtronic MiniMed Inc. 로부터 입수가능하다.
EP 1970677A1 은 도우징 실린더를 갖는 소형 계량 피스톤 펌프를 구비한 시스템을 개시하고, 상기 도우징 실린더는 보다 큰 리저버에 반복적으로 결합되고 그로부터 충전되며, 뒤이어 도우징 실린더를 주입 부위에 결합하고 피스톤 변위를 통하여 장기간에 걸쳐 증분 단계로 도우징 실린더로부터 액체 약물을 주입한다. 양자택일적으로 도우징 실린더를 리저버와 주입 부위에 결합하기 위한, 밸브 시스템이 제안된다. 본 문헌에 따른 도우징 유닛의 기본 작동 원리 및 설계에 대해 EP 1970677A1 이 참조된다.
안전한 작동을 보장하기 위해서, 피스톤은 도우징 실린더의 계량 캐비티 (보어) 의 내벽과 미끄럼 밀봉 맞물려야 한다. 밀봉 맞물림 및 이에 따른 액밀성을 달성하기 위해서, 피스톤의 밀봉 부재는 계량 캐비티의 내벽에 대해 바이어싱될 필요가 있다. 적어도 피스톤의 밀봉 부재는 엘라스토머 및 열가소성 엘라스토머와 같은 비교적 연질 재료로 제조된다.
도우징 유닛은 전형적으로 일회용으로 설계되고 그것의 실제 적용 시간 (즉, 약물 주입에 사용된 시간) 은 전형적으로 며칠의 범위 내에 있지만, 도우징 유닛은 실제로 사용되기 전 최대 1 년 또는 심지어 그 이상의 기간 동안 보관될 수 있다. 하지만, (열가소성) 엘라스토머들은 장기간에 걸쳐 인장되거나 바이어싱되면 상당히 크리핑하는 것으로 알려져 있다. 밀봉 부재에서 피스톤의 크리프는 감소된 유밀성 또는 심지어 유밀성의 완전한 손실을 유발한다. 따라서 보관 시간과 적용 시간 동안 유밀성을 유지하는 것이 결정적이고 중요한 문제이다.
도우징 유닛의 유밀성에 관한 상황을 개선하는 것이 본 발명의 전반적인 목적이다. 이 전반적인 목적은 독립항들의 주제에 의해 달성된다. 특히 유리한 실시형태들은 본 문헌에 기재된 종속항들과 추가의 예시적 실시형태들에 의해 규정된다.
본 발명은 약물 주입을 위한 도우징 유닛의 적용 중에는 필수적인 유밀성이 선행 보관 기간 중에는 요구되지 않는다는 통찰에 기초한다. 보관 기간 동안, 도우징 유닛은 따라서 이완되는 (relieved), 즉 바이어싱되지 않거나 크리프가 무시될 정도로만 바이어싱되는 구성으로 될 수도 있다. 그러나, 이 구성에서, 피스톤과 도우징 실린더 사이 맞물림은 단단하지 않을 수도 있다.
일 양태에 따르면, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛을 제공함으로써 전반적인 목적은 달성된다. 본 개시에 따른 도우징 유닛은 도우징 실린더와 피스톤을 포함한다. 피스톤은 도우징 실린더 내부에 배치된다. 피스톤은 변위 축선을 따라 미끄럼 변위가능한 방식으로 배치된다.
피스톤이 배치된 도우징 실린더의 내부 체적은 "계량 캐비티" 로도 지칭된다. 계량 캐비티는 전형적으로 실린더형 또는 섹션와이즈 (section-wise) 실린더형 형상을 가지고 변위 축선을 따라 연장된다.
피스톤은 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변환가능하다. 피스톤의 원주방향 밀봉 부재는 보관 구성에서 기계적으로 이완되고 작동 구성에서 도우징 실린더의 원주방향 내부면과 밀봉 미끄럼 맞물림된다.
도우징 유닛은 구성 전환 부재를 추가로 포함한다. 구성 전환 부재는 전형적으로 피스톤과 작동적으로 기계적 결합된다. 구성 전환 부재는 보관 위치로부터 작동 위치로 피스톤에 대해 이동가능하여서, 피스톤 구성을 보관 구성으로부터 작동 구성으로 전환한다.
힘은 구성 전환 부재에 의해 직접 또는 중간 부품으로서 피스톤을 매개로 원주방향 밀봉 부재 상에 가해질 수 있다. 이 목적을 위해, 피스톤은 반경 방향으로 탄성이 있을 수도 있다.
피스톤 및 특히 원주방향 밀봉 부재를 이완된 보관 구성으로 보관하는 것은, 시간이 경과해도 원주방향 밀봉 부재가 크리프되지 않는다는 전술한 장점을 갖는다. 그러므로, 도우징 유닛의 특성 및 사양에 악영향을 미치지 않으면서 사용하기 전 도우징 유닛이 보관될 수 있는 기간이 증가된다.
유리하게, 보관 구성으로부터 작동 구성으로 전환은 비가역적이다. 이런 방식으로, 도우징 유닛의 적용 시간 동안 작동 구성이 유지되도록 보장된다.
일부 실시형태들에서, 도우징 유닛은 밸브 유닛을 포함하고, 밸브 유닛은 충전 구성과 배출 구성 사이에서 가역적으로 전환가능하고, 밸브 유닛은 도우징 실린더를 충전 구성에서 충전 포트와 유동 결합하고 배출 구성에서 배출 포트와 유동 결합한다.
밸브 유닛을 포함하는 이러한 실시형태들에서, 도우징 유닛은 전술한 바와 같이 EP 1970677A1의 개시 내용에 따라 특별히 설계될 수도 있다.
하지만, 본 발명은 다른 일반적인 설계의 도우징 유닛들 및 이동식 주입 시스템들에 동일하게 적용될 수도 있다. 도우징 실린더는, 수 일 또는 심지어 일주일 이상 중단없는 주입 요법에 충분한, 예컨대 1 ㎖ ~ 4 ㎖ 범위의 액체 체적을 포함한 인슐린 카트리지와 같은 전형적으로 실린더형인 약물 카트리지를 특히 구현하거나 포함할 수 있다. EP 1970677A1 에 따른 도우징 유닛의 실린더와 마찬가지로, 액체는 카트리지로부터 실질적으로 연속적으로 그리고 증분 단계로 투여된다. 하지만, 이러한 카트리지는 더 큰 리저버로부터 리필되지 않고 비운 후 폐기된다. 이러한 실시형태들에서, 밸브 유닛은 요구되지 않는다. 대응하는 주입 펌프들은 주사기-드라이버 펌프로도 지칭된다.
이 문헌에서 다음 용어가 사용된다: 용어 "근위" 및 "원위" 는 변위 축선을 따라 방향을 나타낸다. 근위 방향으로 피스톤 운동은 계량 캐비티 내 액체 체적 ( "활성 체적" 으로도 지칭됨) 을 감소시키고, 반면에 원위 방향으로 피스톤 운동은 활성 체적을 증가시킨다. 작동 중, 액체는 따라서 원위 방향으로 피스톤 운동에 의해 계량 캐비티로 유입되고 근위 방향으로 피스톤 운동에 의해 계량 캐비티에서 배출된다. 용어 "안쪽" 및 "바깥쪽" 은 변위 축선에 수직인 반경 방향을 나타낸다. 안쪽 방향은 도우징 실린더의 주변으로부터 변위 축선을 향한다. 바깥쪽 방향은 변위 축선으로부터 주변을 향한다.
일부 실시형태들에서, 피스톤은 경질 피스톤 요소와 연질 피스톤 요소를 구비한 2-요소 피스톤이다. 이러한 실시형태들에서, 연질 피스톤 요소는, 연질 피스톤 부재의 원주면이 계량 캐비티의 내주면과 접촉한, 밀봉 부재로서 작용하여 작동 구성에서 밀봉 미끄럼 맞물림을 형성한다.
2-요소 피스톤을 갖는 일부 실시형태들에서, 피스톤은 사출 성형되고 연질 피스톤 요소는 열가소성 엘라스토머들로 제조된다. 피스톤이 2-성분 사출 성형에 의해 제조되는 이런 유형의 실시형태는 대규모 제조 비용에 관해서 특히 유리하다. 하지만, 열가소성 엘라스토머들에 대해, 크리핑이 특히 중요하다. 따라서, 본 발명은 이 문맥에서 특히 유리하다. 하지만, 대안적으로, 피스톤은 일반적으로 경질 재료, 예를 들어, 경질 플라스틱으로 제조될 수도 있고, 연질 피스톤 요소는 전용 분리 부품, 예를 들면, 소형 엘라스토머 O-링 시일 (seal) 로 제공되고 단지 조립 중에만 경질 피스톤 요소에 장착된다.
일부 실시형태들에서, 변위 축선을 따라 피스톤에 대해 구성 전환 부재를 변위시킴으로써 구성 전환 부재는 보관 위치로부터 작동 위치로 이동가능하다. 이 상대 변위를 통해, 피스톤은 반경방향으로 연장되어서, 원주방향 밀봉 부재를 계량 캐비티의 원주방향 내부면에 대해 바이어싱하고 밀봉을 형성한다.
대안적으로 또는 부가적으로, 구성 전환 부재는, 완전히 또는 부분적으로, 보관 구성으로부터 작동 구성으로 전환하기 위해 변위 축선에 대해 반경방향으로 이동가능할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 구성 전환 부재는, 적어도 부분적으로, 피스톤의 보어 또는 리세스 내에 배치된다. 이러한 실시형태들에 대해, 보관 위치로부터 작동 위치로 구성 전환 부재의 운동은 보어 또는 리세스 내에서 구성 전환 부재의 변위와 연관된다. 유리하게도, 구성 전환 부재는 피스톤의 근위 섹션에서 보어 또는 리세스에 배치된다. 피스톤의 보어 또는 리세스에 구성 전환 부재를 배치하면 도우징 유닛의 특히 콤팩트한 설계를 허용한다.
일부 실시형태들에서, 구성 전환 부재는, 축선 방향으로, 원주방향 밀봉 부재와 중첩된다. 일반적으로, 작동 구성에서 원주방향 밀봉 부재 상에 구성 전환 부재에 의해 가해지는 힘을 원주방향 밀봉 부재와 축선방향으로 정렬시키는 것이 바람직하다.
일부 실시형태들에서, 구성 전환 부재는 스프링 부재를 포함하고, 상기 스프링 부재는 보관 위치에서 바이어싱되고 그것의 보관 위치로부터 그것의 작동 위치로 이동시 완전히 또는 부분적으로 이완된다. 이러한 실시형태들에 대해, 스프링 부재의 초기 바이어싱된 (즉, 편향된) 구성으로부터 그것의 해제된 (즉, 편향되지 않은) 구성으로 스프링 부재의 운동은 원주방향 밀봉 부재가 도우징 실린더의 원주방향 내벽에 대해 바이어싱되게 한다. 그에 따라 대응하는 바이어싱력은 스프링력이다. 예시적인 실시형태들과 관련하여 이하 더 상세히 설명하는 바와 같이, 스프링 부재는 특히 변위 축선에 평행하게 연장되는 스프링-로딩된 아암들에 의해 실현될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 피스톤 및 구성 전환 부재는 작동 위치에서 피스톤에 대해 상기 구성 전환 부재를 포스 로킹 (force-lock) 및/또는 확동 로킹하도록 설계된다. 포스 로킹은 특히 계량 캐비티의 원주방향 내부면, 피스톤, 피스톤 및 구성 전환 부재 사이에 작용하는 반경방향 힘을 통해 실현될 수도 있다. 여기에서, 연질 피스톤 요소는 탄성 바이어싱 부재로서 작용하고 계량 캐비티 벽과 구성 전환 부재 사이에 배치된다. 구성 전환 부재는 유리하게도 경질 재료, 예로 경질 플라스틱으로 제조된다. 피스톤에 대한 구성 전환 부재의 확동 로킹을 위해, 상호작용하는 후크들, 캐치들, 돌출부들, 리세스들 등이 제공될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 구성 전환 부재는 스톱 부재를 포함하고, 상기 스톱 부재는 보관 위치에서 피스톤으로부터 축선방향으로 이격되어 있다. 보관 위치로부터 작동 위치로 구성 전환 부재의 운동은 피스톤을 향한 스톱 부재의 운동과 연관된다. 스톱 부재는 특히 보관 위치에서 피스톤 전방면의 근위에 배치된 예컨대 디스크형 반경방향 돌출부일 수도 있다. 피스톤 표면들을 타격하는 스톱 부재는 작동 위치에서 구성 전환 부재의 운동을 정지시킨다.
스톱 부재를 갖는 일부 실시형태들에서, 구성 전환 부재는 도우징 실린더의 차단면과 상호작용하는 스톱 부재를 통해 보관 위치로부터 작동 위치로 변위되도록 배치된다.
일부 실시형태들에서, 피스톤은 스레디드 피스톤 부재를 포함하거나 작동적으로 기계적 결합되고, 상기 스레디드 피스톤 부재는 피스톤을 변위시키기 위해 스레디드 카운터 부재와 맞물리도록 배치된다. 스레디드 피스톤 부재는, 예를 들어, 회전 구동 슬리브의 내부 스레드의 형태로 스레디드 카운터 부재와 맞물리는 외부 스레드를 포함할 수도 있다. 구동 슬리브는 도우징 유닛 또는 별도의 구동 유닛의 일부일 수도 있다. 대안적으로, 스레디드 카운터 부재로서 내부 스레드는 도우징 실린더의 일부로서 제공될 수도 있다.
추가 양태에 따르면, 이동식 주입 시스템을 제공함으로써 전반적인 목적은 달성된다. 전형적으로, 이러한 이동식 주입 시스템은 장기간에 걸쳐 사용자에 의해 계속해서 휴대되고 시야에서 숨겨지도록 설계된다. 상기 이동식 주입 시스템은 예시적 실시형태들과 관련하여 추가로 후술될 뿐만 아니라 전술한 바와 같은 도우징 유닛을 포함한다. 이동식 주입 시스템은 전기 구동 유닛을 추가로 포함하고, 상기 구동 유닛은 계량 캐비티 내에서 피스톤을 변위시키기 위해 피스톤에 작동적으로 기계적 결합한다. 도우징 유닛이 전술한 대로 밸브 유닛을 포함하는 실시형태들에서, 구동 유닛은 충전 구성과 배출 구성 사이에서 밸브 유닛을 전환하기 위해 밸브 유닛에 추가로 결합할 수도 있다.
또 다른 목적에 따르면, 이동식 주입 시스템의 도우징 유닛을 초기화하기 위한 방법을 제공함으로써 전반적인 목적이 달성된다. 이러한 이동식 주입 시스템의 도우징 유닛은 도우징 실린더와 피스톤을 포함한다. 피스톤은 도우징 실린더 내부에서 변위 축선을 따라 미끄럼 변위가능하게 배치된다.
상기 방법은:
a) 상기 도우징 유닛의 피스톤이 보관 구성으로 있는 상기 도우징 유닛을 제공하는 단계로서, 상기 피스톤의 원주방향 밀봉 부재는 보관 구성에서 기계적으로 이완되는, 상기 도우징 유닛을 제공하는 단계;
b) 보관 위치로부터 작동 위치로 상기 피스톤에 대해 구성 전환 부재를 이동시키는 단계를 포함한다.
상기 구성 전환 부재를 이동시킴으로써, 상기 피스톤은 보관 구성으로부터 작동 구성으로 전환된다. 그렇게 함으로써, 원주방향 밀봉 부재와 계량 캐비티의 원주방향 내부면의 밀봉 맞물림이 형성된다.
일부 실시형태들에서, 보관 위치로부터 작동 위치로 피스톤에 대해 구성 전환 부재를 이동시키는 단계는, 근위 방향으로 구성 전환 부재의 운동이 구성 전환 부재와 도우징 실린더의 상호작용에 의해 차단된 상태에서 피스톤을 근위 방향으로 이동시키는 것을 포함한다.
하기에서, 예시적 실시형태들은 도면들을 추가로 참조하여 더 상세하게 설명된다.
도 1 은 피스톤이 보관 구성으로 있는 본 개시에 따른 예시적 도우징 유닛을 도시한다.
도 2 는 피스톤이 작동 구성으로 있는 도 1 의 도우징 유닛을 도시한다.
도 3 은 피스톤이 보관 구성으로 있는 본 개시에 따른 추가 예시적 도우징 유닛을 도시한다.
도 4 는 피스톤이 작동 구성으로 있는 도 3 의 도우징 유닛을 도시한다.
도면들에서, 근위 방향은 "p" 로 표시되고, 원위 방향은 "d" 로 표시되어 있다. 다양한 도면에서 동일하거나 실질적으로 동일한 요소들은 일반적으로 한 번만 참조된다.
하기에서, 먼저 도 1 이 참조된다. 도 1 은 전기 구동 유닛의 구동 슬리브 (2) 와 함께 본 개시에 따른 도우징 유닛 (1) 의 예시적 실시형태를 도시한다.
도우징 유닛 (1) 은 고정부 (10), 도우징 실린더 (11), 및 피스톤 (12) 을 포함한다. 부가적으로, 도우징 유닛 (1) 은 구성 전환 부재 (3) 를 포함한다.
도우징 실린더 (11) 는 회전가능하고 고정부 (10) 의 리세스 또는 도우징 실린더 보어 (참조되지 않음) 에서 밀봉되게 지지된다. 도우징 실린더 (11) 는 변위 축선 (A) 을 규정하는 종방향 대칭 축선을 갖는다.
피스톤 (12) 은 일반적으로 변위 축선 (A) 을 따라 연장되는 보디 (120) 를 갖는다. 고정부 (10) 및 도우징 실린더 (11) 와 마찬가지로, 피스톤 보디 (120) 는 경질 플라스틱으로 제조된다. 피스톤 (12) 의 근위 섹션에, 원주방향 밀봉 부재 (121) 가 배치된다. 원주방향 밀봉 부재 (121) 는 비교적 연질 재료, 특히 열가소성 엘라스토머 (TPE) 로 제조되고, 2-성분 사출 성형에 의해 피스톤 보디 (120) 와 일체로 형성된다. 조합시, 보디 (120) 및 밀봉 부재 (121) 는 평면 근위 전방면을 갖는다.
도우징 실린더 (11) 는 일반적으로 중공형이고 개방된 원위 및 폐쇄된 근위 전방면을 갖는 관형 형상을 갖는다. 도우징 실린더 (11) 의 내부 체적은 원형 단면의 계량 캐비티를 형성한다. 그리하여, 계량 캐비티는 도우징 실린더 (10) 의 세장형 보어 또는 리세스를 형성한다. 계량 캐비티는 계량 캐비티 메인 섹션 (110) 과 근위 계량 캐비티 리세스 (111) 를 갖는다. 계량 캐비티 메인 섹션 (110) 과 비교해, 근위 계량 캐비티 리세스 (111) 는 실질적으로 더 짧고 실질적으로 더 작은 내부 직경을 갖는다. 계량 캐비티 메인 섹션 (110) 과 근위 계량 캐비티 리세스 (111) 는 동심을 이루고 변위 축선 (A) 을 따라 연장된다. 작동시, 피스톤 (12) 및 구성 전환 부재 (3) 근위의, 계량 캐비티 (110, 110) 의 가변 체적 (V) 은 액체 (또한 "활성 체적" 으로 언급됨) 로 충전된다. 대안적으로, 계량 캐비티는 둘로 나누어질 수 없지만 단일 직경의 실린더형 형상을 가질 수 있다.
피스톤 보디 (120) 로부터 원위에서, 피스톤 (12) 은 내부 스레디드 관형 리세스로서 실현되는 스레디드 피스톤 부재 (123) 를 갖는다. 스레디드 피스톤 부재 (123) 의 내부 스레드 (미도시) 는, 작동 상태에서, 구동 슬리브 (2) 의 외부 스레디드 핀으로서 실현되는 스레디드 카운터 부재 (20) 와 맞물린다 (외부 스레드 미도시). 피스톤 (12) 및 실린더 도우징 실린더 (11) 는 당 업계에 공지된 회전 방지 부재 (미도시) 를 통해 더 맞물린다. 구동 슬리브 (2) 를 회전시킴으로써, 피스톤 (12) 은 그리하여 근위 또는 원위 방향으로 각각 도우징 실린더 (11) 내에서 축선 (A) 을 따라 선형으로 변위가능하여서, 활성 체적 (V) 을 각각 감소 또는 증가시킨다.
커플링 기구 (미도시) 에 의해, 도우징 실린더 (11) 는 또한 구동 슬리브 (2) 와 선택적으로 작동적으로 그리고 기계적으로 결합가능하다. 구동 슬리브 (2) 를 결합되거나 맞물린 상태로 회전시킬 때, 도우징 실린더 (11) 와 피스톤 (12) 양자는 그리하여 실질적으로 또는 완전히 도우징 실린더 (10) 와 피스톤 (11) 간 상대 운동 없이 고정부 (10) 에 대해 조합하여 회전된다. 구동 슬리브 (2) 를 비결합 또는 비맞물림 상태로 회전시킬 때, 도우징 실린더 (11) 가 움직이지 않는 동안, 피스톤 (12) 만 전술한 바와 같이 축선방향으로 변위된다.
근위 계량 캐비티 리세스 (111) 의 근위 단부의 원주방향 벽 (측벽) 에, 도우징 실린더 개구 (보이지 않음) 가 배치되어 있다. 입구 개구 및 출구 개구 (둘 다 보이지 않음) 는 고정부 (10) 에 추가로 배치된다. 고정부 (10) 에 대한 실린더의 회전 위치에 따라, 도우징 실린더 개구는 활성 체적 (V) 을 입구 개구, 또는 대안적으로, 출구 개구와 유동 결합시킬 수도 있다. 유리하게도, 고정부 (10) 에 대한 도우징 실린더 (11) 의 운동을 제한하는 스톱들, 블록들 등이 존재한다.
하기에서, 구성 전환 부재 (3) 및 연관된 특성부들의 동작이 보다 상세히 설명된다. 구성 전환 부재 (3) 의 원위 섹션 (별도로 참조되지 않음) 은 피스톤 (12) 의 근위 영역에서 구성 전환 부재 리세스 (122) 에 수용된다. 구성 전환 부재 (3) 는 실린더형 또는 핀 형상의 구성 전환 부재 보디 (30) 및 디스크 형상의 스톱 부재 (32) 를 가지고, 디스크 직경은 각각 피스톤 (12) 의 외부 직경 및 원위 계량 캐비티 (110) 의 내부 직경에 대응하고 유리하게도 약간 더 작다. 구성 전환 부재 (3) 는 전형적으로 경질 플라스틱으로 제조된다.
구성 전환 부재 리세스 (122) 및 구성 전환 부재 보디 (30) 의 직경은, 구성 전환 부재 (3) 가 구성 전환 부재 리세스 (122) 와 구성 전환 부재 보디 (30) 사이 상당한 마찰 하에 변위 축선 (A) 을 따라 피스톤 (12) 에 대해 변위가능하도록 유리하게도 조절된다. 스톱 부재 (32) 에 인접하여 그리고 원위에서, 구성 전환 부재 (3) 는 예로 링 형상의 돌출부 (즉, 더 큰 직경의 섹션) 로서 실현되는 브레이싱 부재 (31) 를 갖는다. 대응하는 피스톤 브레이싱 리세스 (122a) 는 피스톤 보디 (120) 의 근위 섹션에 존재한다. 피스톤 브레이싱 리세스 (122a) 는 브레이싱 부재 (31) 보다 약간 더 작은 직경의 리세스로서 실현된다.
도 1 은 최초 사용 전 초기 상태에서 도우징 유닛 (3) 을 도시하는데, 활성 체적 (V) 은 액체로 충전되지 않고 구성 전환 부재 (3) 는 보관 위치에 있다. 그리하여, 피스톤 (12) 은 보관 구성으로 있다. 한편으로는 원주방향 밀봉 부재 (121) 의 원주방향 외부면과 다른 한편으로는 도우징 실린더 (11) 의 원주방향 내벽의 접촉이 느슨하도록 도우징 실린더 (11) 와 피스톤 (12), 특히 피스톤 보디 (120) 와 원주방향 밀봉 부재 (121) 는 치수가 정해진다. 따라서, 원주방향 밀봉 부재 상에 기계적 응력이 거의 또는 전혀 가해지지 않는다. 이 상태에서, 원주방향 밀봉 부재 (121) 와 도우징 실린더 (12) 사이에 밀봉이 존재하지 않거나 단지 적은 밀봉만 존재한다.
하기에서, 부가적으로 도 2 가 참조된다. 도 2 는 작동 구성에서 도우징 유닛 (1) 을 도시한다. 도 1 에 도시된 바와 같은 보관 구성으로부터 도 2 에 도시된 바와 같은 작동 구성으로 피스톤 (12) 을 전환하기 위해, 피스톤 (12) 은, 구성 전환 부재 (3) 와 함께, 근위 방향으로 변위 축선 (A) 을 따라 변위된다. 이 프로세스 중, 구성 전환 부재 보디 (30) 의 근위 핀 형상의 섹션은 근위 계량 캐비티 리세스 (111) 로 도입된다. 플런저 (12) 와 구성 전환 부재 (3) 의 변위는 활성 체적 (V) 의 감소를 유발하므로, 도우징 실린더 개구는 유리하게도 출구 개구와 유동 결합되어서, 초기에 존재하는 가스 (전형적으로 공기 또는 불활성 가스) 가 도우징 실린더 (11) 를 빠져 나갈 수 있게 허용한다. 스톱 부재 전방면 (32a) 이 차단면으로서 계량 캐비티 전방 벽 (110a) 과 접촉하거나 타격할 때, 구성 전환 부재 (3) 가 정지되고 추가 변위가 방지된다.
따라서, 근위 방향으로 피스톤 (12) 의 추가 전진은 피스톤 (12) 에 대한 원위 방향으로 구성 전환 부재 (3) 의 변위와 연관된다. 따라서, 구성 전환 부재 보디 (30) 는, 유리하게도 전술한 대로 마찰력 하에, 구성 전환 부재 리세스 (122) 로 추가로 삽입된다. 끝으로, 브레이싱 부재 (31) 는 피스톤 브레이싱 리세스 (122a) 로 가압된다. 피스톤 브레이싱 리세스 (122a) 는 전술한 대로 브레이싱 부재 (31) 보다 다소 더 작은 직경을 가지므로, 피스톤 보디 (120) 의 근위 섹션은 반경방향으로 바깥쪽으로 브레이싱된다. 그리하여, 원주방향 밀봉 부재 (121) 는 도우징 실린더 (11) 의 원주방향 내벽에 대해 가압되고 바이어싱되어서, 유밀 밀봉을 형성한다. 유리하게도, 피스톤 보디 (120) 는, 적어도 근위 섹션에서, 반경방향으로 탄성이 있어서, 피스톤 보디 (120) 의 반경방향 외향 브레이싱을 지지한다. (피스톤 보디 (120) 를 향한) 원위 단부에서, 링 형상의 브레이싱 부재 (31) 는 유리하게도 모따기되어서 (미도시) 피스톤 브레이싱 리세스 (122a) 로 도입을 지지한다.
하기에서, 본 개시에 따른 도우징 유닛 (1) 의 추가 예시적 실시형태를 도시한 도 3 및 도 4 가 부가적으로 참조된다. 도 3 에서, 피스톤 (12) 은 보관 구성으로 있고, 피스톤은 도 4 에서 작동 구성으로 있다. 하기에서, 이전에 논의된 예시적인 실시형태와 비교하여 상이한 요소들과 특성부들만 논의된다.
도 3 및 도 4 의 실시형태에서, 피스톤 (12) 은 그것의 전체 길이에 걸쳐 중공 관형 구조이다. 스레디드 피스톤 리세스 (123) 의 근위에, 더 작은 직경의 근위 피스톤 리세스 (120) 가 배치된다. 근위 피스톤 리세스 (120) 의 근위에, 이 실시형태에서 절두 원추형 형상을 가지는 구성 전환 부재 리세스 (122) 가 배치된다.
원주방향 밀봉 부재 (121) 는 피스톤 보디 (120) 근위에 같은 높이로 배치되고 확동 로킹을 통하여 피스톤 보디 (120) 와 맞물린다. 구성 전환 부재 리세스 (122) 는 원주방향 밀봉 부재 (121) 의 축선방향 관통홀 형태로 원주방향 밀봉 부재 (121) 를 통하여 연장된다.
이 실시형태의 구성 전환 부재 (3) 는 스프링 아암들 (34) 형태의 스프링 부재들, 및 스프링 아암들 (34) 의 원위 단부들에 배치되고 반경방향으로 바깥쪽으로 향하는 편향 돌출부들 (35) 을 포함한다. 도 3 에 도시된 바와 같은 보관 구성에서, 스프링 아암들 (34) 은 구성 전환 부재 리세스 (122) 의 내부 원주방향 벽과 접촉하는 편향 돌출부들 (35) 에 의해 바이어싱되지 않은 구성으로부터 반경방향으로 안쪽으로 편향된다. 따라서, 스프링 아암들 (34) 은 반경방향으로 바이어싱된다.
앞서 논의된 실시형태와 유사하게, 보관 구성으로부터 작동 구성으로 전환은 구성 전환 부재 (3) 의 변위를 방지하면서 피스톤 (12) 을 근위 방향으로 변위시킴으로써 달성된다. 어떤 지점에서, 편향 돌출부들 (35) 은 구성 전환 부재 리세스 (122) 를 빠져 나올 것이다. 따라서, 스프링 아암들 (34) 은 도 4 에 도시된 바와 같이 바이어싱되지 않은 구성을 향해 바깥쪽으로 구부러질 것이다. 바깥쪽으로 구부러지는 스프링 아암들 (34) 은 유리하게도 반경방향으로 탄성을 갖는 피스톤 보디 (120) 의 대응하는 반경방향 외향 만곡 또는 브레이싱을 야기한다. 그리하여, 원주방향 밀봉 부재 (121) 는 도우징 실린더 (11) 의 원주방향 내벽에 대해 가압되고 바이어싱되어서, 유밀 밀봉을 형성한다.
본 개시에 따른 전술한 예시적인 도우징 유닛들은 여러 가지 방법으로 수정 및/또는 변경될 수 있다.
도우징 유닛 (1) 의 구성요소들 (원주방향 밀봉 부재 (121) 를 제외) 에 경질 플라스틱이 전형적으로 사용되지만, 세라믹, 유리 또는 금속과 같은 다른 재료들이 또한 일부 또는 모든 구성요소들에 대해 단독으로 또는 다른 재료들과 조합하여 사용될 수 있다.
또한, 대안적 구동 배열체가 사용될 수도 있다. 특히, 구동 슬리브 (2) 와 피스톤 (12) 사이에 스레디드 맞물림을 제공하기보다는, 피스톤 (12) 과 도우징 실린더 (11) 사이에 스레디드 맞물림이 존재할 수도 있다. 이러한 실시형태들에서, 전기 구동 유닛 및 도우징 유닛 (1) 은 축선 방향으로 구동 슬리브 (2) 에 대해 피스톤 (12) 의 자유 미끄럼 운동을 가능하게 하면서, 토크 전달을 위한 회전 맞물림에 의해 작동적으로 기계적 결합될 수도 있다. 또 다른 실시형태들에서, 스레디드 맞물림은 존재하지 않고, 피스톤 (12) 은 전기 구동 시스템의 선형 변위가능한 플런저 로드에 작동 결합된다.
또한, 도우징 실린더 개구를 입구 개구 또는 출구 개구와 결합하기 위한 밸브 스위칭은 다른 방식으로 실현될 수도 있다. 특히, 기능적으로 분리된 제어 밸브가 이 목적으로 제공될 수 있다. 이러한 실시형태들에서, 고정 부재 (10) 에 대한 도우징 실린더 (11) 의 어떠한 회전도 요구되지 않는다. 또한, 고정 부재 (10) 및 도우징 실린더 (11) 는 회전 미끄럼 맞물림되기보다는 축선방향 맞물림을 위해 설계될 수도 있다. 이러한 실시형태들에서, 고정 부재 (10) 에 대해 도우징 실린더 (11) 를 축선방향으로 변위시킴으로써 밸브 스위칭이 달성된다.
포스 로킹 및/또는 확동 로킹에 의해 작동 위치에서 피스톤 (12) 에 대해 구성 전환 부재 (3) 를 로킹하기 위해 피스톤 보디 (120) 및/또는 구성 전환 부재 (3) 에 추가 로킹 수단이 제공될 수도 있다.
일반적으로 피스톤과 도우징 실린더 사이의 맞물림 및 밀봉에 관련되지 않은 도우징 유닛의 모든 측면들의 기술적 실현은 필수적이지 않다는 점에 주목해야 한다. 따라서, 전술한 예시적인 실시형태들의 도우징 유닛들은 예시이다. 특히, EP1970677, EP2510962, EP2510960, EP2696915, EP2457602, WO2012/069308, WO2013/029999, EP2753380, EP2163273, EP2361646 각각은 본 개시에 따라 수정될 수 있는 도우징 유닛들 및/또는 도우징 유닛을 포함한 시스템들을 개시한다. 앞서 일반적 설명에서 논의된 바와 같이, 도우징 유닛은 특히 일반적으로 공지된 설계의 약물 카트리지 및 주입 시스템들과 주사기-드라이버 유형의 기기들, 예컨대 주입 펌프들에서 광범위하게 사용되는 약물 카트리지를 포함하거나 실현될 수도 있다.
A 변위 축선
V 계량 캐비티의 액체 충전 체적
d 원위
p 근위
1 도우징 유닛
10 고정부
11 도우징 실린더
110 원위 계량 캐비티 섹션
110a 차단면/계량 캐비티 전방 벽
111 근위 계량 캐비티 리세스
12 피스톤/플런저
120 피스톤 보디
120a 근위 피스톤 리세스
120b 로킹 돌출부 카운터 쇼울더
121 원주방향 밀봉 부재
122 구성 전환 부재 리세스
122a 피스톤 브레이싱 리세스
123 스레디드 피스톤 부재/스레디드 피스톤 리세스
2 구동 슬리브
20 스레디드 카운터 부재
3 구성 전환 부재
30 구성 전환 부재 보디
31 브레이싱 부재
32 스톱 부재
32a 스톱 부재 전방면
34 스프링 아암/스프링 부재
35 로킹 돌출부

Claims (15)

  1. 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1) 으로서,
    상기 도우징 유닛 (1) 은 도우징 실린더 (11) 및 피스톤 (12) 을 포함하고, 상기 피스톤 (12) 은 변위 축선 (A) 을 따라 미끄럼 변위가능한 방식으로 상기 도우징 실린더 (11) 내부에 배치되고,
    상기 피스톤 (12) 은 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변환가능하고, 상기 피스톤 (12) 의 원주방향 밀봉 부재 (121) 는 상기 보관 구성에서 기계적으로 이완 되고 (relieved) 상기 작동 구성에서 상기 도우징 실린더 (11) 의 원주방향 내부면과 밀봉되어 미끄럼 맞물리게 되고;
    상기 도우징 유닛 (1) 은 구성 전환 부재 (3) 를 포함하고, 상기 구성 전환 부재 (3) 는, 적어도 부분적으로, 상기 피스톤 (12) 의 보어 또는 리세스 (122) 내에 배치되고,
    근위 방향으로 상기 구성 전환 부재 (3) 의 운동이 상기 구성 전환 부재 (3) 와 상기 도우징 실린더 (11) 의 상호작용에 의해 차단된 상태에서 상기 피스톤 (12) 을 근위 방향으로 이동시킴으로써, 상기 구성 전환 부재 (3) 는 보관 위치로부터 작동 위치로 상기 피스톤 (12) 에 대해 이동가능하여서, 피스톤 구성을 상기 보관 구성으로부터 상기 작동 구성으로 전환하고, 보관 위치로부터 작동 위치로 상기 구성 전환 부재 (3) 의 상기 피스톤 (12) 에 대한 이동을 통해, 상기 피스톤 (12) 은 반경방향으로 연장되어서, 원주방향 밀봉 부재 (121) 를 계량 캐비티의 원주방향 내부면에 대해 바이어싱하고 밀봉을 형성하는 것을 특징으로 하고,
    상기 피스톤 (12) 은 원주방향 밀봉 부재 및 피스톤 보디를 포함한 2-요소 피스톤 (12) 이고, 상기 피스톤 보디는 상기 원주방향 밀봉 부재보다 더 단단한 재료로 만들어지고,
    상기 구성 전환 부재 (3) 는 스톱 부재 (32) 를 포함하고, 상기 스톱 부재 (32) 는 보관 위치에서 상기 피스톤 (12) 으로부터 축선방향으로 이격되고, 상기 보관 위치로부터 상기 작동 위치로 상기 구성 전환 부재 (3) 의 운동은 상기 피스톤 (12) 을 향한 상기 스톱 부재 (32) 의 운동과 연관되는, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 (12) 은 사출 성형되고 상기 원주방향 밀봉 부재 (121) 는 열가소성 엘라스토머들로 제조되는, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위 축선 (A) 을 따라 상기 피스톤 (12) 에 대해 상기 구성 전환 부재 (3) 를 변위시킴으로써, 상기 구성 전환 부재 (3) 는 상기 보관 위치로부터 상기 작동 위치로 이동가능한, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구성 전환 부재 (3) 는 축선 방향으로 상기 원주방향 밀봉 부재 (121) 와 중첩되는, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구성 전환 부재 (3) 는 스프링 부재 (34) 를 포함하고, 상기 스프링 부재 (34) 는 보관 위치에서 바이어싱되고 그것의 보관 위치로부터 그것의 작동 위치로 이동시 완전히 또는 부분적으로 이완되는, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 (12) 및 상기 구성 전환 부재 (3) 는 작동 위치에서 상기 피스톤 (12) 에 대해 상기 구성 전환 부재 (3) 를 포스 로킹 (force-lock) 및/또는 확동 로킹 (positively lock) 하도록 설계되는, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구성 전환 부재 (3) 는, 상기 도우징 실린더 (11) 의 차단면 (110a) 과 상호작용하는 상기 스톱 부재 (32) 를 통하여 상기 보관 위치로부터 상기 작동 위치로 변위되도록 배치되는, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도우징 유닛 (1) 은 밸브 유닛을 포함하고, 상기 밸브 유닛은 충전 구성과 배출 구성 사이에서 가역적으로 전환가능하고, 상기 밸브 유닛은 상기 도우징 실린더를 상기 충전 구성에서 충전 포트와 유동 결합하고 상기 배출 구성에서 배출 포트와 유동 결합하는, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 (12) 은 스레디드 피스톤 부재 (123) 를 포함하거나 작동적으로 기계적 결합되고, 상기 스레디드 피스톤 부재 (123) 는 상기 피스톤 (12) 을 변위시키기 위해 스레디드 카운터 부재 (20) 와 맞물리도록 배치되는, 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1).
  12. 이동식 주입 시스템으로서,
    상기 이동식 주입 시스템은 장기간에 걸쳐 사용자에 의해 계속해서 휴대되고 시야에서 숨겨지도록 배치되고, 상기 이동식 주입 시스템은:
    - 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 이동식 주입 시스템에서 사용하기 위한 도우징 유닛 (1),
    - 전기 구동 유닛으로서, 상기 구동 유닛은 상기 도우징 실린더 내에서 상기 피스톤 (12) 을 변위하기 위해 구동 슬리브 (2) 에 작동적으로 기계적 결합하는, 상기 전기 구동 유닛을 포함하는, 이동식 주입 시스템.
  13. 이동식 주입 시스템의 도우징 유닛 (1) 을 초기화하기 위한 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따라 설계된 상기 도우징 유닛 (1) 은 도우징 실린더 (11) 및 피스톤 (12) 을 포함하고, 상기 피스톤 (12) 은 상기 도우징 실린더 (11) 내부에 변위 축선 (A) 을 따라 미끄럼 변위가능하게 배치되고,
    상기 피스톤 (12) 은 원주방향 밀봉 부재 및 피스톤 보디를 포함한 2-요소 피스톤 (12) 이고, 상기 피스톤 보디는 상기 원주방향 밀봉 부재보다 더 단단한 재료로 만들어지고, 상기 방법은:
    a) 상기 피스톤 (12) 이 보관 구성으로 있는 상기 도우징 유닛 (1) 을 제공하는 단계로서, 상기 피스톤 (12) 의 원주방향 밀봉 부재 (121) 는 상기 보관 구성에서 기계적으로 이완되는, 상기 도우징 유닛 (1) 을 제공하는 단계;
    b) 보관 위치로부터 작동 위치로 상기 피스톤 (12) 에 대해 구성 전환 부재 (3) 를 이동시키는 단계를 포함하여서,
    상기 피스톤 (12) 을 상기 보관 구성으로부터 작동 구성으로 전환하고 상기 원주방향 밀봉 부재 (121) 와 상기 도우징 실린더 (11) 의 원주방향 내부면의 밀봉 미끄럼 맞물림을 형성하는, 이동식 주입 시스템의 도우징 유닛 (1) 을 초기화하기 위한 방법.
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