KR20020075220A - 바늘없는 피하주입시스템, 도포장치 및 그것을 위한약물카트리지 - Google Patents

바늘없는 피하주입시스템, 도포장치 및 그것을 위한약물카트리지 Download PDF

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Abstract

액체약물을 주입하기 위한, 바늘없는 피하주입시스템으로서, 상기 시스템은,약물을 보유하고, 추진제 및 점화기를 포함하는 교체가능한 카트리지, 및 상기 카트리지를 수용하기 위한 압력챔버, 점화시스템을 포함하는 작동수단, 시스템의 신뢰성과 안전성을 보장할 수 있는 수단을 포함하는 재사용 가능한 도포장치를 포함한다. 상기 재사용 가능한 도포장치는, (a) 체결조작에 의해 서로 결합되는 제 1 하우징부분 및 제 2 하우징부분을 구비하는 하우징을 포함하고, 상기 제 1 하우징부분이, 주입배출부를 구비하는 전면부, 및 주입될 약물을 보유하는 약물유닛, 추진제, 및 점화기를 포함하는 카트리지를 수용하는 챔버를 포함하고, (b) 소정 조건이 충족될 경우 상기 카트리지의 상기 점화기를 선택적으로 작동시키는 수단을 포함한다.

Description

바늘없는 피하주입시스템, 도포장치 및 그것을 위한 약물카트리지 {NEEDLELESS HYPODERMIC INJECTION SYSTEM, APPLICATION DEVICE AND MEDICATION CARTRIDGE THEREFOR}
본 발명은, 액체약물을 주입하기 위한, 바늘 없는 피하주입시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 상기 시스템의 제 1 부분인, 재사용 가능한 도포장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 상기 시스템의 제 2 부분인, 교체가능한 약물카트리지에 관한 것이다.
상기된 종류의 종래 시스템 및 장치는 중요한 결점을 지닌다. 그것들은 복잡한 구조를 가지므로 특히, 장애를 가지거나 다루는 능력이 온전치 못한 환자들에게는 그 결합 및 사용이 용이하지 않다. 더구나, 그것들은, 예기치 않은 주입 배출 및 그것으로 인한, 예를 들어, 값비싼 약물의 소모 및 사용자에게 가해지는 가능한 상처와 같은 부정적인 결과를 방지하는 신뢰성 있는 수단이 결여되어 있다.
본 발명의 주요한 목적은, 상기 결점이 제거되거나 또는 적어도 실질적으로 감소된 상기 종류의 시스템 및 도포장치 및 약물카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 상기 목적은, 액체약물을 주입하기 위한, 바늘없는 피하주입시스템으로서,
(a) 약물을 보유하고, 추진제 및 점화기를 포함하는 교체가능한 카트리지, 및
(b) 상기 카트리지를 수용하기 위한 압력챔버, 점화시스템을 포함하는 작동수단, 시스템의 신뢰성과 안전성을 보장할 수 있는 수단을 포함하는 재사용 가능한 도포장치를 포함하는 바늘없는 피하주입시스템에 의해 충족된다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면, 상기 목적은, 도포장치 내에 삽입된 카트리지 내에 포함된 액체약물을 주입하기 위한 바늘없는 피하주입시스템용의 재사용 가능한 도포장치로서, 상기 도포장치는,
a) 서로 연결되어 하우징 어셈블리를 형성하는 제 1 부분 및 제 2 부분을 구비하는 하우징을 포함하고,
상기 제 1 하우징부분이, 액체약물을 보유하는 약물유닛을 구비하는 카트리지를 수용하기 위한 챔버를 포함하며,
상기 제 1 하우징부분이, 그 길이를 따라 신장하는 대칭축 및 피부표면에 접하게 되는 외부접촉면을 구비하는 전면부를 포함하며, 상기 접촉면은 상기 카트리지로부터 분출된 액체약물이 통과하여 상기 피부면을 통해 주입될 수 있는 개구를 가지며,
b) 주입을 수행하기 위해, 상기 카트리지 내에 포함된 상기 액체 약물의 분출을 일으키는 분출수단을 포함하고, 상기 분출수단의 제 1 부분이 상기 카트리지 내에 보유되고, 상기 분출수단의 제 2 부분이 상기 제 2 하우징부분에 보유되며,
c) 상기 제 1 하우징부분이 상기 제 2 하우징부분과 적절하고도 완전히 결합되어 상기 하우징 어셈블리를 형성할 때에, 제 1 지정상태에 이르게 되는 결합탐지수단을 포함하고, 상기 결합탐지수단이 상기 하우징 어셈블리 내에 배치되며,
d) 일부가 상기 제 1 하우징부분 내에 배치되며, 일부가 상기 제 2 하우징부분 내에 배치되는 위치탐지수단을 포함하고, 상기 위치탐지수단은, 상기 피부면에 대한 상기 하우징 어셈블리의 상대적 위치에 의해 다음의 조건들이 동시에 만족되었을 경우 2 지정상태에 이르게 되며,
d.2) 상기 제 1 부분의 상기 접촉면이 상기 피부면에 소정 압력을 가하고, 상기 접촉면의 영역에 걸친 상기 압력의 분포가 실질적으로 균일하며, 그리고
d.3) 상기 제 1 부분의 상기 대칭축이 상기 피부면에 대해 실질적으로 수직하게 위치하며, 그리고
e) 상기 분출수단을 작동시키기 위한 작동수단을 포함하고, 상기 작동수단은, 통상은 작동불능이며, 제 1 지정상태에 도달한 후의 상기 결합탐지수단과 제 2 지정상태에 도달한 때의 상기 위치탐지수단에 의해 소정 효과의 조합이가능한 경우에만 작동 가능한 도포장치에 의해 충족된다.
본 발명의 제 3 태양에 따르면, 상기 목적은, 도포장치 내에 삽입된 카트리지 내에 포함된 액체약물을 주입하기 위한 바늘없는 피하주입시스템용의 재사용 가능한 도포장치로서, 상기 카트리지가, 상기 카트리지의 부분인 두개의 전기 접촉부에 전기 에너지를 투입함으로써 점화되는 추진제를 포함하며, 상기 도포장치는,
a) 제 1 부분 및 제 2 부분을 구비하는 하우징을 포함하고, 이들 부분 각각은 종축을 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 하우징 부분은 서로 연결되어 하우징 어셈블리를 형성하며, 상기 하우징 어셈블리의 형상 및 치수는 사용자가 한손으로 파지할 수 있도록 설정되고,
b) 상기 제 1 하우징 부분은 액체약물을 보유하는 카트리지를 수용하기 위한 챔버를 포함하고, 상기 제 1 부분이, 주입될 피부면에 접촉하도록 설치된 외부접촉면을 구비하며,
c) 상기 제 2 하우징부분이, 상기 제 1 하우징부분의 상기 챔버 내에 설치된 카트리지 내에 포함된 추진제의 점화를 유발하기 위한 전기적 수단 및 상기 전기적 수단을 작동시키기 위한 작동수단을 포함하며,
d) 상기 제 1 부분의 상기 접촉면이 상기 피부면에 지정된 압력을 작용시키는지의 여부를 탐지함과 동시에 상기 제 1 부분의 상기 종축이 상기 피부면에 실질적으로 수직으로 위치하는지의 여부를 탐지하기 위한 위치탐지수단을 포함하고, 상기 접촉면의 영역에 걸친 상기 압력의 분포가 실질적으로 균일하며, 상기 탐지수단이, 상기 조건이 만족될 경우 상기 작동수단을 작동가능하게 하는 도포장치에 의해충족된다.
본 발명의 제 4 태양에 따르면, 상기 목적은, 액체약물을 주입하기 위한 바늘없는 피하주입시스템용의 재사용 가능한 도포장치로서, 상기 도포장치가,
(a) 체결조작에 의해 서로 결합되는 제 1 하우징부분 및 제 2 하우징부분을 구비하는 하우징을 포함하고, 상기 제 1 하우징부분이, 주입배출부를 구비하는 전면부, 및 주입될 약물을 보유하는 약물유닛, 추진제, 및 점화기를 포함하는 카트리지를 수용하는 챔버를 포함하고,
(b) 소정 조건이 충족될 경우 상기 카트리지의 상기 점화기를 선택적으로 작동시키는 수단을 포함하는 도포장치에 의해 충족된다.
본 발명에 따른 제 5 태양에서, 상기 목적은, 액체약물을 주입하기 위한, 바늘없는 피하주입시스템용의 약물카트리지로서, 상기 카트리지는 다음의 것들을 구비하도록 되어있는 하우징을 포함하는 약물카트리지:
(a) 주입될 액체의 부피를 저장하도록 형상 및 치수가 설정된 약물유닛을 포함하는 제 1 챔버; 상기 약물유닛은 서로간에 액체소통하는 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역이 변형가능하고 상기 제 2 영역이 주입배출부를 구비하며,
(b) 추진제를 포함하는 제 2 챔버;
상기 제 1 챔버가, 상기 약물유닛을 포함하는 제 1 영역 및 상기 제 2 챔버와 소통되는 제 2 영역을 포함하는 두 영역으로 탄성벽에 의해 분리되어, 상기 제 2 챔버 내의 추진제의 점화에 의해 발생된 가스가 상기 제 1 챔버의 제 2 영역내로팽창하고, 상기 벽에 압력을 가하여 상기 벽을 변형시켜, 순차적으로 상기 압력을 상기 약물유닛의 변형가능한 제 1 영역에 전달하여 제 1 영역을 변형시킴으로써, 상기 주입배출부를 통한 상기 약물의 분출을 유발하고, 및
(c) 가스의 상기 팽창을 위한 상기 카트리지 내의 유용한 체적을 선택된 지정 크기를 가지도록 설정하기 위한 기계적 설정수단을 포함하도록 설치된 하우징을 포함하는 약물카트리지에 의해 충족된다.
도 1 은, 본 발명에 따른 바늘없는 주입시스템 내에 사용되는 약물카트리지 (11) 의 기본적인 구조를 도시하는 개략단면도이다.
도 2 는, 도 1 에 따른 약물카트리지를 포함한, 본 발명에 따른 도포장치의 기본적인 구조를 도시하는 개략단면도이다.
도 3 은, 도 2 에 따른 도포장치의 일부분이며, 고압 주입동안 도 1 에 도시되는 유형의 약물카트리지 (11) 를 보유하고 봉입하기 위해 설치되는 잠금수단 및 압력챔버의 개략단면도이다.
도 4 는, 약물카트리지가 삽입되지 않은, 본 발명에 따른 완성된 도포장치의 개략단면도이다.
도 5 는, 도 4 에 도시되는 유형의 도포장치의 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 도포장치의 전기점화회로의 제 1 개략도이다.
도 11 은, 도 4 에 도시되는 종류의 도포장치의 전기점화회로의 제 2 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11: 약물 카트리지/카트리지 어셈블리 12: 카트리지 쉘
13: 노즐 몸체 14: 가요성 컨테이너벽
15: 약물 저장기 16: 액체 약물
17: 절취 보호캡 18: 제트 오리피스
21: 봉입물 22: 유체 체널
23: 가스발생기 몸체 24: 추진제 챔버
25: 배출 오리피스판 26: 폐쇄플러그/폐쇄판
27: 가스압력챔버 27: 환상 공동체적
31: 점화접촉물 32: 점화접촉물
33: 내부지지물 34: 공동체적 밀봉링
35: 전기가열와이어/점화와이어 41: 도포장치
42: 노우즈부 43: 압력챔버 쉘
44: 베이스부 45: 브리치 블럭
46: 감소된직경 개구 47: 전체직경 개구
48: 공동체적 설정 링 49: 압력챔버
51: 잠금메커니즘 52: 체결스크류
53: 수 잠금러그 54: 암 파킷
55: 리시버 링 56: 연동레버
57: 연동레버 58: 캠홈
59: 캠홈 60: 바이어 스스프링
61: 스프링부하 핀 및 걸쇠 62: 베터리
63: 푸쉬버튼/작동버튼 64: 양 (positive) 터미널
65: 부 (negative) 터미널 66: 중앙점화접촉핀
67: 전도스프링 부재 68: 암 (arm) 부
69: 래치 (latch) 부 70: 피벗
71: 작동 마이크로스위치 72: 연동 마이크로스위치
73: 전기전도 스프링 부재 74: 전기전도 전달핀
75: 핀머리 76: 고립부싱 (bushing)
77: 고립 슬리브 베어링 78: 발광다이오드 (LED)
79: 전기저항 81: 코일스프링
82: 핀레버 83: 납작스프링
84: 슬리브 85: 작동플런저
86: 홈 91: 납작한 환상 (annular) 면
92: 센서핀 93: 센서핀
94: 금속센서링 95: 가요성 고무 부트 (boot)
96: 릴레이 링 97: 경사판
98: 피벗지점 (98a, 98b) 99: 레그 (99a, 99b)
101: 복귀스프링 102: 덮개판
103: 연동푸쉬핀 104: 연동 마이크로스위치플런저
105: 결합지점
첨부 도면을 참고하여 본 발명에 따른 실시형태를 후술한다. 이러한 실시형태는 본 발명의 이해를 돕기 위함이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 재사용 가능한 도포장치가, 상기 도포장치에 삽입되는 카트리지 내에 포함된 액체 약품을 주입하기 위한 바늘없는 피하 주입 시스템의 일부분으로 사용된다.
약물 카트리지 어셈블리
도 1 에 도시되는 바와같이, 본 발명에 따른 약물 카트리지 어셈블리 (11) 는 하기되는 구성요소들을 포함한다.
예를 들어 플라스틱 재료로 제조되는 카트리지 쉘 (12) 은, 바늘몸체 (13) 및 상기 바늘의 일부를 밀봉으로 감싸며 밀봉된 약물모듈 내에 저장된 액체 약물 (16) 을 위한 저장기 (15) 를 형성하는 유연한 컨테이너 벽 (14) 을 포함하는 밀봉된 약물 모듈을 다른 구성요소들 사이에서 포함한다. 내부에 저장된 액체 약물 (16) 을 포함하는 상기 밀봉된 모듈은 살균상태에서 제조된다.
상기 컨테이너 벽 (14) 의 일부분은, 바늘 몸체 (13) 의 제트 오리피스 (18) 를 덮는 절취보호캡 (17) 을 형성한다. 상기 캡 (17) 은 사용자에 의해 사용직전에 제거된다.
예를 들면 고무로 제조된 봉입물 (21) 이 유연한 컨테이너 벽 (14) 을 감싸며 보호장벽으로서 기능한다. 상기 봉입물 (21) 은 뜨거운 가스의 직접적인 접촉으로부터 상기 유연한 벽 (14) 을 보호하며, 상기 유연한 컨테이너 벽 (14) 이 파손되는 경우에도 뜨거운 가스가 노즐몸체 (13) 의 유체 재널 (22) 및 노즐 몸체 (13) 의 제트 오리피스 (18) 내로 들어가는 것을 방지한다. 상기 봉입물 (21) 은 또한, 액체 약물 (16) 을 포함하는 약물 모듈과 카트리지 쉘 (12) 사이에서 가스 밀봉을 형성한다.
상기 카트리지 쉘 (12) 은 그 속에 포함된 구성요소들을 통합하며, 그 속에 포함된 가스발생기에 의해 작동 동안에 발생되는 가스를 또한 카트리지 쉘 (12) 내에 보유한다. 상기 카트리지 쉘이 상기 카트리지 쉘 (12) 내에서 발생된 가스압력 힘을, 하기되는 재사용 가능한 작동장치의 일 부분인 주위의 고강도 챔버에 전달하므로, 상기 카트리지 쉘 (12) 의 벽은 상대적으로 얇다.
주입에너지는 카트리지 쉘 (12) 의 뒷부분에 위치한 가스발생기에 의해 제공된다. 상기 가스발생기는, 배출오리피스 판 (25) 과 폐쇄플러그 또는 폐쇄 판 (26) 사이에 위치하는 추진제보유 챔버 (24) 를 구비하는 금속 가스발생몸체 (23) 를 구성하는 서브어셈블리이다. 액체 약물을 주입하기 위해 필요한 에너지를 공급하기 위해 가스발생기가 작동될 경우, 추진제 챔버 (24) 내에 포함된 추진제가전기가열 와이어에 의해 점화되며, 봉입물 (21), 유연한 컨테이너 벽 (14) 및 약물저장기 (15) 를 감싸는 가스압력챔버 (27) 및 공동체적 밀봉링 (34) 의 축방 위치에 의해 크기가 정해지는 환상의 공동체적 (28) 으로 유동하는 뜨거운 가스를 발생시킨다.
전기적으로 가열되도록 제작된 가열 와이어가 상기 추진제 챔버 (24) 내에 설치된다. 상기 가열 와이어는 폐쇄판 내에 설치된 점화접촉물 (31, 32) 과 연결된다. 약물 카트리지 어셈블리가 재사용 가능한 도포장치 내에 적절히 위치할 경우, 점화접촉물 (31, 32) 은, 하기되는 도포장치의 일부분인 대응하는 전기적 접촉물과 결합한다. 추진제 챔버 (24) 내에서 결합된 전기적 접촉물 및 점화접촉물 (31, 32) 을 통하여 추진제 챔버 (24) 내에 설치된 가열와이어 (도 11에 도시됨) 로 전력이 전달될 수 있다.
상기 카트리지 쉘 (12) 은, 상기 카트리지 쉘 (12) 내로 스냅 결합되며 예를 들어 플라스틱 재료로 제조되는 내부지지물 (33) 을 포함하며, 상기 밀봉된 약물 모듈 및 가스발생기를 적소에 수용한다. 주입 수행을 위해 카트리지 어셈블리 (11) 가 하기되는 도포장치 내에 삽입되어 적절히 위치될 경우, 상기 도포장치의 일부가 카트리지 어셈블리 (11) 의 뒷부분을 누르게 되고, 상기 가스발생기의 폐쇄판 (26), 내부지지물 (33), 봉입물 (21) 및 상기 밀봉된 약물 모듈을 상기 카트리지 쉘 (12) 의 돌출부 내로 체결하게 된다. 주입수행을 위한 도포장치에 의한 작동 중에 카트리지 어셈블리 (11) 는 상기와 같이 고정되어 유지된다. 카트리지 어셈블리 (11) 의 상기와 같은 체결작동에 의해, 노즐몸체 (13) 의 제트 오리피스 (18) 주위로 뜨거운 가스가 누설되는 것이 방지되도록 밀봉될 수 있다.
상기 도포장치에 의해 카트리지 어셈블리가 작동될 경우, 카트리지 쉘 (12) 내의 밀봉된 약물모듈의 일부분을 감싸는 가스에 의해 작용되는 압력이, 유연한 컨테이너벽 (14) 을 통해 밀봉된 약물모듈 내에 포함된 액체 약물 (16) 에 전해진다. 이와 같은 방식으로 액체 약물에 발생한 압력은 상기 유연한 컨테이너 벽 (14) 이 붕괴되도록 하고, 이러한 유연한 컨테이너 벽의 붕괴는 액체 약물이 높은 속도로 제트 오리피스 (18) 를 통과하도록 한다. 300 바에 이르는 최대 압력이 주입 초기에 발생하며, 피부층을 관통하기 위한 액체약물 제트를 가압하여 피하조직으로의 유체이동 채널을 형성한다. 그리고는, 상기와 같이 형성된 유체이동 채널을 관통하는 약물 주입을 완성하기 위해 압력이 대략 100 바 로 하강된다.
제트의 관통정도는 환자 또는 동일 환자라도 주입 위치에 따라 달라진다. 따라서 제트의 관통력이 적절한 수치에 이르도록 제어하기 위해 초기의 최대 주입압력은 조절된다. 이러한 조절은, 상기 환상의 공동체적 (28) 의 크기를 설정하기 위해, 공동체적 밀봉링 (34) 을 상기 카트리지 쉘 (12) 에 대해 적절한 축방 위치에 놓이게 함으로써 수행된다.
상기 공동체적 (28) 이 증가함에 따라, 상기 가스발생기에 의해 발생되고 전달된 가스의 팽창체적이 증가하며, 상기 초기 최대압력을 감소시킨다. 상기 도포장치 내로 카트리지 (11) 를 탑재하고 있는 동안, 하기되는 도포장치의 일부분인 공동체적 설정링 (48) 이 카트리지 후방으로 미끄러져, 상기 공동체적 밀봉링 (34) 을 선택된 위치로 이동시키고 상기 위치에서 보유하게 한다.
하기되는 작동장치 내에 체결되는 카트리지 어셈블리 (11) 는 밀폐밀봉된 어셈블리이며, 작동 이후 100 바의 기압을 보유하게 된다. 따라서, 상기 도포장치는 반드시 상기 체결력을 제어된 방식으로 완화하여야 하며, 카트리지 (11) 내의 가스 압력이 가스발생기 몸체 (23) 와 밀봉을 파손시켜 가스를 배출하도록 해야한다. 이러한 제어된 압력감소를 통해 주입 수행 이후 도포장치를 용이하게 개방할 수 있으며, 주입 이후 카트리지 내의 잔여 압력의 크기가, 상기 장치의 사용자에게 상처를 입힐 수 있는, 바람직하지 못한 도포장치의 강한 개방을 일으킬 수 있는 것을 방지한다.
본 발명에 따른 도포장치의 구성
카트리지 어셈블리 (11) 의 상기된 특징들은 도포장치가 만족해야 하는 기초적인 기능을 위한 필요물을 정의한다. 부가적 필요물들에 의해 상기 도포장치를 쉽고 안전하게 작동시킬 수 있다.
상기 도포장치 내로 카트리지 (11) 를 탑재하기 위해 사용자에 의해 요구되는 힘과, 주입 수행 이후에 상기 도포장치로부터 카트리지 (11) 를 제거하기 위해 사용자에 의해 요구되는 힘은, 병들거나 나이든 환자에 의해 상기 도포장치가 용이하고 확실하게 작동될 수 있을 정도로 작아야 한다.
도포장치가 완전히 밀폐되고 잠겨지지 않으면, 상기 장치의 작동이 불가능 해야 한다. 그렇지 않은, 잠금 메커니즘의 부분적 결합은, 주입작동 동안 발생된 고압력에 의해 오작동 및 가능한 상처를 유발할 수 있다.
상기 장치가 완전히 밀폐되고 잠겨지지 않으면, 그 작동이 불가능 하도록 하기 위해, 본 발명에 따른 도포장치의 작동은, 도포장치의 작동이 가능하기 이전에 주입될 피부 표면에 접하여 지정된 힘으로 도포장치의 돌출부가 균일하게 가압되어야 한다. 상기 안전수단의 주된 목적은, 눈에 상처를 일으킬 수 있는 액체 제트의 분사를 유발할 수 있는 의도되지 않은 작동을 방지하며, 주입 위치에서 피부에 접하여 적절히 돌출부가 가압되기 이전에 도포장치가 너무 빨리 작동함으로 인한 주입의 낭비를 방지하는데 있다.
상기 도포장치의 외면에는 어떠한 날카로운 모서리나 핀치 (pinch) 포인트가 있어서는 않되며, 또한 상기 도포장치의 디자인은 인체공학적 요구를 만족시켜야한다.
상기 도포장치의 형상은 그것이 수행해야할 기능에 적합하게 되어야 하며, 따라서, 상기 도포장치 내로의 카트리지 (11) 탑재, 제거 및 상기 도포장치의 작동을 위한 과정은, 상기 도포장치의 바람직한 사용을 위해 최소한의 설명이 필요하도록 명백해야 한다.
또한, 상기 도포장치 및 특히, 주입 동안 피부에 접촉하는 카트리지 노즐 둘레의 부분은 용이하게 세척될 수 있도록 제작되어야 한다.
카트리지 (11) 와 하기되는 도포장치에 의해 형성되는 주입시스템은 안전보장적이어야 하며 쉽게 내용물을 바꿀 수 없도록 되어야 한다. 상기 장치 내에 어떠한 결함이라도 있을 경우, 예기치 않거나 또는 위험스러운 작동을 하기 보다는 작동되지 않아야 한다. 상기 장치의 디자인은, 영악한 자가 개조하거나 변경하여 부적절하게 작동되지 않도록 되어야 한다.
하기되는 도포장치는 상기된 요구를 만족시킨다.
도 2 에 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 도포장치 (41) 는, 쉘 (43) 의 내부에 의해 한정되며 카트리지 어셈블리 (11) 를 수용하도록 제조된 노우즈 (nose) 부 (42) 및 다른 구성요소들 사이에서 브리치블럭 (45) 및 전기점화시스템 (도 2 에 도시되지 않음) 을 포함하는 베이스부 (44) 의 두 부분을 포함한다.
노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 는 두 단계로 결합된다. 제 1 단계에서 카트리지 (11) 는 노우즈부 (42) 의 압력챔버 (49) 내로 삽입되며, 이후에는 노우즈부 (42) 및 그 속에 삽입된 카트리지 (11) 가 베이스부 (44) 에 기계적으로 연결된다. 이러한 목적을 위해, 한 세트의 잠김 러그 (lug) 결합을 제공하도록 노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 는 서로에 대해 1/4 회전된다.
제 2 단계에서, 카트리지 어셈블리 (11) 를 200 뉴톤의 소망되는 예비하중으로 체결하는 나사 메커니즘을 죄기 위해 노우즈부 (42) 가 베이스부 (44) 에 대해 한바퀴 비틀어진다. 이 시점에서 도포장치는 주입을 수행하도록 준비된다. 이러한 목적을 위해, 사용자는 카트리지 (11) 로부터 절취보호캡 (17) 을 제거하며, 주입 위치의 피부 표면에 접하여 노즐몸체 (13) 의 제트오리피스 (18) 를 가압하며, 이후 주입을 위해 작동스위치를 가압한다.
상기 연동은, 상기 도포장치가 완전히 폐쇄되지 않았을 경우 및 피부 표면에 접하여 노우즈부의 피부접촉물 표면이 균일하게 가압되지 않을 경우, 상기 장치가 작동되는 것을 방지한다.
사용된 카트리지는 탑재과정을 역으로 하여 제거된다. 이러한 목적을 위해, 상기 나사메커니즘의 해제 및 잔여 카트리지 가스압력을 배출하기 위해, 노우즈부 (42) 는 베이스부 (44) 에 대해 한바퀴 회전하게 된다. 상기 잠금러그는 추가적인 1/4 바퀴의 회전에 의해 분리되며, 노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 는 서로 분리되고, 사용된 카트리지는 제거되어 폐기될 수 있다.
도포장치 (41) 는 다음의 서브시스템을 포함하는, 조밀하게 결합된 시스템이다.
압력챔버 및 잠금
상기 브리치블럭을 포함하는 잠금 및 압력챔버 (49) 는, 고압 주입 동안에 카트리지 어셈블리 (11) 를 감싸며 보유하는 한세트의 기계적 구성요소이다.
하우징
하우징은, 본 발명에 따른 도포장치의 부분을 형성하는 다른 서브시스템을 감싸며 지지한다. 상기 하우징은 또한, 카트리지 (11) 의 탑재 및 분리를 위해 도포장치를 개방 또는 폐쇄하거나, 주입 수행시에 사용자가 파지하는 표면을 형성한다.
전기점화시스템
전기점화시스템은, 베터리, 작동스위치, 안전연동스위치 및 전기연결리드 (lead) 를 포함한다.상기 전기점화시스템은 카트리지 (11) 의 상기 점화접촉물 (31, 32) 에 전류를 공급하며, 그리하여 사용자가 작동스위치를 누를 경우 주입과정을 시작하기 위해 점화 와이어 (35) (도 11 에 도시됨) 에 전류를 공급하게 된다.
목표물센서
목표물센서는, 카트리지 (11) 의 노즐몸체 (13) 의 제트 오리피스 (18) 를 감싸는 기계적 구조물을 포함한다. 상기 기계적 구조물은 노우즈부 (42) 의 피부접촉면을 포함한다. 도포장치 (41) 가, 그 내에 탑재된 카트리지 (11) 를 작동할 수 있도록, 정반대로 위치한 상기 두 피부접촉면이 주입위치에 접하여 가압되어야 한다.
다음 부분들은 상기 서브시스템 각각을 보다 상세히 설명한다.
압력 챔버 및 잠금 메커니즘
도 3 은, 압력챔버 (49) 및 잠금 메커니즘 (51) 의 일반적인 구성을 도시한다. 압력챔버 (49) 는, 일단의 감소된직경 개구 (46) 타단의 전체직경 개구 (47) 를 구비하는, 일반적으로는 원통형 쉘 (43) 의 내부이다. 압력챔버 (49) 의 상기 쉘 (43) 은 고강도 강으로 제조되며, 900 바의 내부압력 (작동압력인 300 바의 세 배이다) 을 손상없이 견딜 수 있도록 규격된다.
잠금메커니즘 (51) 은, 베이스부 (44) 에 의해 운반되고 그 내부에 포함되는 기계적 구조물의 일부이다. 새로운 카트리지를 도포장치 내에 탑재하거나 또는 사용된 카트리지를 도포장치로부터 분리하기 위해, 압력챔버 (49) 의 상기 쉘 (43) 을 잠금메커니즘 (51) 으로부터 분리하도록 노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 는 상기와 같이 분리될 수 있다. 카트리지 (11) 가 압력챔버 (49) 내로 삽입될 경우, 절취형 보호캡 (17) 및 노즐몸체 (13) 의 외단부는, 압력챔버 (49) 의 상기 쉘 (43) 의 상기 감소된직경 개구 (46) 를 관통하여 신장된다. 압력챔버 (49) 의상기 쉘 (43) 은 카트리지 쉘 (12) 에 대해 헐거운끼워맞춤된다. 주입과정 동안 카트리지 쉘 (12) 의 내부압력은 카트리지 쉘을 신축적으로 팽창시키고, 그 외면이 압력 챔버 (49) 의 쉘 (43) 의 내면에 접촉하게 되어, 주입과정 동안 압력 부하를 상기 쉘 (43) 에 전달하고 카트리지 쉘 (12) 상의 기계적 응력을 제한한다. 주입 이후에는, 카트리지 쉘 내의 잔여 압력이 상기된 벤팅 (venting) 에 의해 배출되며, 카트리지 쉘이 신축적으로 수축한다. 이러한 수축을 통해, 압력챔버 쉘 (43) 에 대한 카트리지 쉘 (12) 의 헐거운끼워맞춤이 회복되며, 사용된 카트리지를 용이하게 제거할 수 있다. 카트리지 (11) 의 노즐몸체 (13) 는 상기 감소된직경 개구 (46) 를 교락 (bridge) 할 수 있도록 충분한 강도를 구비하며, 주입과정 동안 카트리지 (11) 의 내부압력을 견딘다.
쉘 (43) 이 잠금메커니즘 (51) 과 결합될 경우, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 의 전체직경 개구 (47)는 폐쇄된다. 잠금메커니즘 (51) 은 몇가지 기능을 구비한다. 잠금메커니즘 (51) 의 첫번째 기능은, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 에 잠그며, 압력챔버 (49) 의 상기 쉘 (43) 로부터 잠금메커니즘을 분리하는 축방향 압력에 의한 힘을 전달 (카트리지 내부 직경 및 가스 압력의 기능이다) 하는 것이다. 잠금 메커니즘 (51) 의 두번째 기능은, 카트리지 (11) 의 점화접촉물 (31, 32) 을 포함하는 상기 도포장치의 점화접촉물을 운반하는 것이다. 잠금메커니즘 (51) 의 세번째 기능은, 카트리지 (11) 내의 공동체적 밀봉링 (34) 의 축방 위치를 고정하도록 기능하는 교체가능한 공동체적 설정링을 운반하는 것이다. 잠금메커니즘 (51) 의 네번째 기능은, 카트리지의 작동 이전에 사용자로 하여금 소정의 체결력을 카트리지 (11) 상에 작용하도록 하고, 카트리지 (11) 내의 잔여 압력을 느리고 제어된 방식으로 주입과정 이후에 배출하게 하는 체결 스크류 (52) 를 포함하는 것이다. 잠금 메커니즘 (51) 의 다섯번째 기능은, 도포장치 및 카트리지 (11) 에 의해 구성된 시스템을, 도포장치에 의한 카트리지의 작동을 가능하게 하는 상태가 되도록 준비하는 체결 스크류 (52) 가 회전될 수 있기 이전에 잠금 러그가 완전히 결합되도록 하는 기계적 연동을 포함하는 것이다. 이들 각각의 기능들은 보다 상세히 하기된다.
구조적 연결을 형성하기 위해, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 상의 한쌍의 수잠금러그 (male locking lug) (53) 가 잠금 메커니즘 (51) 의 리시버 링 (55) 내의 암파킷 (female pocket) 에 결합한다. 사용자는, 잠금러그 (53) 를 리시버링 (55) 내에 축방 운동으로 삽입시키고, 이후 잠금러그 (53) 를 암파킷 (54) 과 결합시키기 위해 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 을 리시버링 (55) 에 대해 1/4 회전 시킴으로써 이러한 연결을 이룰 수 있다. 강도 및 신뢰성으로 인해, 이러한 유형의 연결은 소화기 및 호스 결합에서 광범위하게 사용된다.
잠금러그 (53) 가 암파킷 (54) 과 완전히 결합된 이후, 브리치 블럭 (45) 을 카트리지 (11) 내로 밀어넣기 위해 체결 스크류 (52) 가 회전된다. 체결스크류 (52), 압력챔버 (49) 의 쉘 (43), 리시버링 (55) 및 브리치블럭 (45) 은 모두 공통의 축 상에 즉, 모두 동축관계로 설치된다. 이러한 스크류 운동은 카트리지 (11) 의 밀봉에 대략 200 뉴톤의 예비하중을 가하며, 공동체적 밀봉링 (34) 의 축방 위치를 선택된 위치에 놓이게 하며, 도포장치의 점화접촉물을 카트리지의 점화접촉물에 접하여 밀어, 이들 점화접촉물들 간에 전기적 접촉이 발생한다.
주입과정이 끝난 이후, 100 바인 카트리지 (11) 내의 잔여 압력이, 클램프 스크류 (52) 상에 대략 1600 뉴톤의 힘을 발생시킨다. 이러한 기계적 하중 하에서, 사용자는 브리치블럭 (45) 을 끌어 당기기 위해 체결스크류 (52) 를 회전시키며 카트리지 (11) 를 배출한다. 체결스크류 (52) 의 일단은, 리시버링 (55) 내의 나사산과 결합하는 오른 나사를 구비하며, 클램프 스크류 (52) 의 타단은, 브리치블락 (45) 내의 나사산에 결합하는 왼나사를 구비한다. 리시버 링 (55) 내의 하나 이상의 핀이 브리치블럭 (45) 내의 축방 구멍에 결합되며, 브리치블럭의 축방운동 동안에 브리치블럭 (45) 의 회전을 방지한다. 상기의 다른 나사산을 체결스크류 (52) 에 제공함으로써, 동일한 나사산 피치 거리를 구비하는 단일 유형의 나사산을 체결스크류 (52) 가 구비하는 경우 보다, 체결스크류의 일 회전마다 두 배의 긴 축방 변위가 브리치블럭 (45) 에 발생할 수 있다. 나사 지름 및 피치의 적절한 선택이, 도포장치 (41) 의 결합과 분해에 요구되는 노력의 양에 바람직하게는 영향을 미친다. 이것은 아래에서 보다 상세히 설명한다.
각각 랫치부 (69) 및 암부 (68) 를 구성하는 한쌍의 연동레버 (56, 57) 가 상기 리시버링 (55) 에 대해 피벗 (70) 상에서 피벗결합된다. 연동레버 (56, 57) 는, 리시버링 (55) 의 대칭축을 포함하는 평면 내에 놓이며, 피벗축은 상기 평면에 수직이며, 상기 리시버링의 대칭축의 각측에 대칭으로 놓여있다. 연동레버 (56, 57) 는 바이어스 스프링 (60) 에 의해 비스듬히 스프링 지지되어 있어, 래치부 (69) 가 체결스크류 (52) 내에서 한쌍의 홈 (도시되지 않음) 과 결합되며, 나선회전을 방지한다. 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 리시버링 (55) 내로 삽입될 경우, 연동레버 (56, 57) 의 암부 (68) 가 압력챔버 (49) 의 상기 쉘 (43) 내의 한쌍의 캠홈 (58, 59) 내로 미끄러져 들어간다. 압력챔버의 상기 쉘 (43) 이 잠금러그 (53) 와 결합하기 위해 회전할 경우, 캠홈 (58, 59) 은 연동레버 (56, 57) 의 암부 (68) 를 움직이도록 형상되어, 래치부 (69) 는 체결스크류 홈으로부터 제거된다. 따라서, 잠금러그 (53) 가 파킷 (54) 과 완전히 결합되었을 경우에만 체결스크류 (52) 가 회전할 수 있다.
연동레버 (56, 57) 의 두 번째 기능은, 체결스크류 (52) 가 시작 위치로부터 회전할 경우, 카트리지를 체결하고 그에 의한 카트리지 (11) 의 폐쇄플러그의 체결 및 브리치블럭 (45) 에 의한 압력쳄버 (49) 의 체결을 위해 러그 (53) 의 회전 및 파킷 (54) 으로부터의 분리를 방지하는 것이다. 체결스크류 (52) 가 회전될 경우, 연동레버 (56, 57) 의 래치부 (69) 는 체결스크류 (52) 의 외주 상을 미끄러지며, 더이상 체결스크류 홈으로 들어가거나 피벗 (70) 을 중심으로 회전할 수 없다. 그리하여, 연동레버 (56, 57) 의 암부 (68) 는 움직일 수 없게 되고, 압력챔버 (49) 의 상기 쉘 (43) 내의 캠홈 (58, 59) 측에 접하여 압박하며, 잠금러그 (53) 의 회전을 방해한다. 이렇게 함으로써, 카트리지 (11) 의 작동 동안 러그 (53) 가 파킷 (54) 과 완전히 결합된 채로 유지될 수 있으며, 단지 체결스크류 (52) 가 최초 위치로 복귀된 이후에만 분리될 수 있다. 이 시점에서, 연동레버 (56, 57) 의 래치부 (69) 가 피벗 (70) 을 중심으로 회전하도록, 연동레버 (56, 57) 의 래치부 (69) 가 다시 체결스크류홈 내로 떨어진다.
연동레버 (56, 57) 의 세번째 기능은, 체결스크류 (52) 가 시작위치에 있지 않을 경우, 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 삽입되지 않도록 하는 것이다. 이러한 상태에서는, 레버의 암부가 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 내의 캠홈에 들어가지 않도록 레버의 암부 (68) 를 변위시키면서, 연동레버 (56, 57) 의 래치부 (69) 는 체결스크류 (52) 의 외주면을 미끄러진다. 이것은 잠금러그 (53) 가 파킷 (54) 에 결합될 정도로 압력챔버의 쉘 (43) 이 리시버링 (55) 내로 들어가는 것을 방해한다. 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 이 제거되고 체결스크류 (52) 가 시작상태에 있지 않는 상태는 정상이 아니며, 손상 또는 템퍼링을 일으킬 수 있다. 이러한 비정상적 상태의 수정을 위해서는 장치의 제공이나 교체가 요구된다.
주의깊게 체결스크류 (52) 의 설계변수를 선택함으로써, 도포장치의 결합 및 분해에 요구되는 노동이 거의 동일하도록 할 수 있으며, 이것은 사용에 있어 매우 개선된 편리함을 제공한다.
체결스크류 (52) 의 마찰토크는 축방 하중, 나사산 지름, 및 마찰계수에 따라 변한다. 하중 반작용 토크는 축방 하중 및 나사산 피치에 따라 변한다. 폐쇄방향일 경우 (도포장치 (41) 결합의 경우) 반작용 토크는 마찰 토크를 증가시키며, 사용자의 노동을 증가시킨다. 반대로, 개방 방향으로는 반작용 토크가 마찰 토크로부터 감해지며, 사용자를 돕는다. 폐쇄 방향에서의 축력이 대략 200 뉴톤이며 개방방향에서의 축력은 대략 1600 뉴톤이므로, 본 발명에 따르면, 체결 스크류 (52) 의 파라미터들이 개방토크와 폐쇄토크를 같게 하도록 선택된다. 하기되는 테이블은 전형적인 설계치의 결과를 요약한 것이다.
파라미터 치수
체결스크류 지름 8mm
나사산 마찰계수 0.12
최대 폐쇄력 200N
최대 개방력 1600N
동일화된 개방 및 폐쇄 토크 20 N-cm
나사산 피치 (왼손 및 오른손
체결 스크류부분 전체) 6mm
하우징
도 4 는, 하유징 요소를 포함하는 도포장치 (41) 의 단면을 도시하는 도면이다. 기능적 구성요소들을 포함하는 것뿐 아니라, 하유징 그 자체도 중요한 기능을 구비한다. 하우징의 노우즈부 (42) 는 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 에 고정 연결되며, 사용자가 개방 및 폐쇄 토크를 작용시키는 하나의 핸들로서 기능한다. 하우징의 베이스부 (44) 는 체결스크류 (52) 에 고정 연결되며, 또 다른 핸들로서 기능한다. 하우징의 베이스부 (44) 는 리시버링 (55) 및 브리치블럭 (45) 에 대해 회전한다. 완전히 폐쇄되었을 경우, 라인업 (line up) 되는 타원형상을 상기 장치가 구비하므로, 결합 상태에서, 하우징의 노우즈부 (42) 및 베이스부 (44) 는 또한 시각적 촉각적 인디캐이터로서 작용한다. 도포장치 (41) 의 폐쇄는 스프링부하 핀 및 상기 도포장치 (41) 를 폐쇄 방향으로 랫치시키는 걸쇄 (61) 에 의해 지원된다. 하우징의 부가적인 기능과 특징은, 도포장치 (41) 의 다른특징들에 대한 설명으로부터 자명할 것이다.
도 5 내지 9 는, 노우즈부 (42) 의 다양한 모습 및 그것의 구성요소들을 도시하는 도면이다. 도 5 는, 도 4 에 도시되는 종류의 도포장치의 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.
전기점화 시스템
도 10 및 도 11 은, 도포장치 (41) 의 전기점화 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
가장 단순한 구조에서, 도포장치 (41) 의 전기점화 시스템은, 베터리 (62), 사용자에 의해 제어되는 작동스위치 (63), 카트리지 (11) 의 전기접촉물과 연결하는 전기접촉물, 및 상호연결 컨덕터로 구성된다. 사용자는 새로운 카트리지 (11) 를 도포장치 (41) 내로 탑재하며, 상기 장치를 폐쇄하여 잠그고, 절취 보호캡 (17) 을 제거하여, 주입위치의 피부에 접하여 제트오리피스 (18) 를 압박하여 작동스위치의 푸쉬버튼 (63) 을 누른다. 카트리지 (11) 의 가스 발생기 내의 전기적으로 가열된 와이어를 통과하는 전류가 추진제를 점화하여 주입을 시작한다. 본 발명은 이러한 기초적인 접근을 이용하며, 상해 또는 카트리지 주입의 낭비를 초래할 수 있는 조기작동의 가능성을 줄이기 위해 연동메커니즘을 추가한다.
본 발명의 전기점화 시스템의 물리적 형태는 도 4 에 도시된다. 상기된 것을 제외하고는, 점화 구성요소들은 하우징의 베이스부 (44) 에 부착된다. 베터리 (62) 는 납땜 등의 수단에 의해 영구적으로 연결되며, 통상적으로 도포장치 (41) 의 수명기간 동안 버틸 것이다. 양 (positive) 베터리 터미널 (64) 은 통상적으로 개방된 작동 마이크로스위치 (71) 의 입력터미널에 전기적으로 연결되며, 부 (negative) 터미널은 통상적으로 개방된 잠금 마이크로스위치 (72) 의 입력터미널에 연결된다. 작동 마이크로스위치 (71) 의 출력터미널은, 기울어진 채로 중앙점화접촉핀 (66) 과 접촉하고 있는 전도 스프링 부재 (73) 에 연결된다. 중앙점화접촉핀 (66) 이, 하우징의 베이스부 (44) 와 함께가 아니라, 리시버링 (55) 과 함께 회전하므로 이러한 접촉연결이 요구된다. 연동 마이크로스위치 (72) 의 출력터미널은, 기울어진 채로 리시버링 (55) 내의 미끄럼전도전달핀 (74) 과 접촉하고 있는 전도스프링부재 (67) 에 연결된다. 상기 전달핀 (74) 은, 전도스프링부재 (67) 로부터 공동체적 설정핀 (48) 및 브리치블럭 (45) 까지의 전도 통로를 형성한다. 하우징의 베이스부 (44) 및 리시버링 (55) 이 상대적인 회전 및 축방운동을 가지므로, 단지 체결스크류 (52) 가 지정된 작동 위치에 있을 경우에만 접촉이 발생하며 점화가 가능해진다.
상기 중앙점화접촉핀 (66) 은 상기 카트리지 중앙점화접촉물 (32) 에 접하여 압박한다. 핀머리 (75) 는 상기 미끄럼브리치블럭 (45) 에 구조적으로 연결되지만, 고립부싱 (76) 에 의해 전기적으로는 고립되어 있다. 핀축은 상기 브리치블럭 (45) 및 체결스크류 (52) 내의 틈새구멍을 관통하며, 전기적 고립을 유지하기 위한 고립슬리브베어링 (77) 에 의해 중심부가 지지된다.
전기전도 미끄럼 브리치블럭 (45) 은 카트리지 (11) 의 외부점화접촉물 (31) 을 접하여 압박한다. 상기된 바와 같이, 단지 체결스크류 (52) 가 작동 위치에 있으며, 전달핀 (74) 이 전도스프링부재 (67) 와 접촉하고 있을 경우에만 전류가 브리치블럭 (45) 으로 흐를 수 있다.
연동 마이크로스위치 (72) 가 폐쇄되고 체결스크류 (52) 가 작동 위치에 있을 경우, 점화접촉물 및 카트리지 (11) 내의 전기적으로 가열된 와이어 (35) 를 통하는 전류에 대해 단지 작동 마이크로스위치 (71) 만이 장벽이 된다. 이것은 결과적으로 작동 마이크로스위치 (71) 의 입력 및 출력 터미널 사이의 베터리 전압으로 나타난다. 이러한 "작동준비" 상태는 터미널을 가로질러 연결된 LED (78) 에 의해 시각적으로 감지된다. 사용자가 푸시버튼 (63) 을 압박하여 작동 마이크로스위치 (71) 를 폐쇄할 경우 작동된다.
사용자가 푸시버튼 (63) 을 압박할 경우, 푸시버튼 (63), 코일스프링 (81), 핀레버 (82) 및 납작스프링 (83) 으로 구성되는 메커니즘이 작동마이크로스위치 (71) 를 폐쇄하기 위해 사용된다. 하우징 공간이 유용하게 되는 위치에 작동 마이크로스위치 (71) 가 위치할 경우, 상기 메커니즘은 푸시버튼 (63) 을 사용자에게 편리한 위치에 있도록 한다. 푸쉬버튼 (63) 은 하우징 내의 슬리브 (84) 내를 미끄러지며, 코일스프링 (81) 에 의해 기울어진다. 상기 핀레버 (82) 는 두 가지 목적으로 기능한다. 첫번째는, 푸시버튼 (63) 내로 압박되며, 푸시버튼 (63) 을 하우징 내에 포함하도록 슬리브 (84) 측의 구멍 내로 신장한다. 두번째는, 그것이, 작동마이크로스위치를 작동하는 플런저 (plunger) (85) 와 결합하는 납작스프링 (83) 에 작동푸시버튼의 운동을 전달하는 레버로서 기능한다. 도포장치 (41) 의 하우징의 노우즈부 (42) 에 가장 가까운 슬리브 (84) 측의 구멍에서 핀레버 (82) 가 선회하며, 맞은편의 슬롯 (86) 을 통해 회전한다. 납작스프링 (83) 은 일단이 고정되며, 마이크로스위치 (71) 를 지나, 핀레버 (82) 에 타단이 결합하도록 신장한다. 핀레버 (82) 가 회전할 경우, 납작스프링 (83) 을 작동마이크로스위치 (71) 쪽으로 굴절시키며, 작동플런저 (85) 를 압박한다. 하우징 내의 슬리브 (84) 는, "작동준비" LED (78) 에 의해 조명되는 반투명 플라스틱으로 제조된다.
도 10 에 도시되는, 전기점화시스템의 개략적인 대표도는, 도포장치를 통해 주입이 수행되기 위해서는, 스위치 (71, 72) 및 잠금메커니즘 (51), 스프링부하핀 및 걸쇠 (61) 및 전기전도전달핀 (74) 에 의해 형성된 스위치들이 폐쇄되어야 한다는 사실을 설명한다. 상기 후자의 스위치는, 상기 도포장치 (41) 가 완전히 결합되었을 경우, 즉, 노우즈부 (42), 베이스부 (44), 및 카트리지 (11) 가 모두 서로에 대해 적절한 위치에 있을 경우에만 폐쇄된다.
도 11 에 도시되는 전기점화시스템의 개략도는, 도포장치 (41) 가 완전히 결합되며, 여전히 개방되어 있는 스위치 (71 및 72) 를 제외하고, 점화를 위한 모든 필요한 접촉물들이 배치된 상태를 설명한다. 이러한 상태에서, LED (78) 는 저항기 (79) 에 의해 제한된 전류를 받게된다. 이러한 전류는, 전기가열점화 와이어 (35) 에 의한 점화를 일으키기 위해 필요한 수치보다는 적은 양이지만, LED(78) 를 발광시키기에는 충분하므로, 도포장치가 주입위치 상에 적절히 위치할 경우, 주입 수행이 준비되었음을 표시할 수 있다.
도포장치 (41) 가 적절한 주입 위치에 이를 경우, 이러한 배치에 의해 스위치 (72) 가 폐쇄되며, 사용자가 푸시버튼을 작동함으로써 스위치 (71) 가 폐쇄된다. 이러할 경우, 전기점화회로가 폐쇄되며, 카트리지 (11) 내의 추진제의 점화를 유발하기에 충분한 전류가 점화와이어 (35) 에 공급된다.
목표물센서/위치탐지기
목표물센서 또는 위치탐지기는, 도포장치의 작동이 가능/또는 허용되기 이전에, 도포장치 (41) 의 하우징의 노우즈부 (42) 가 주입 위치의 피부표면에 접하여 균일하게 가압될 것을 요구한다. 목표물센서/위치탐지기 는 도 4 에 도시된다. 하우징의 노우즈부 (42) 는, 하우징 및 주입노즐로부터 돌출하는 압력챔버 (49) 의 쉘 (43) 의 단부를 감싸는 납작한 환상면 (91) 을 포함한다. 한쌍의 정반대로 위치하는 센서핀 (92, 93) 이 하우징 내의 구멍 내에서 미끄러지며, 휴면위치 내의 면으로부터 조금 상승된 위치에서 그들의 단부가 신장한다. 본 발명에 따른 연동시스템에서는, 주입 수행을 가능하게 하기 위해, 양 센서핀 (92, 93) 이 상기 환상면 (91) 과 동일면이 되도록 압박되어져야 한다. 센서핀 (92, 93) 은, 센서핀 (92, 93) 과의 접촉점에서 자유롭게 선회하는 동심의 견고한 금속 센서링 (94) 을 지지한다. 이것은, 센서링 (94) 및 양 핀 (92, 93) 을 환상면 (91) 과 동일면에 있도록 압박하고, 주입 실행을 가능하게 하기 위해, 두개 이상의 별개의 위치가 가압되어야 하는 조건을 형성한다. 만약, 센서링 (94) 이 그 원주 주위의어떠한 위치에서 가압된다면, 그것은 기울어질 것이며, 상기 두 센서핀 (92, 93) 중의 하나가 환상면 (91) 과 동일면이 되도록 가압될 것이다. 센서링 (94) 및 센서핀 (92, 93) 을 포함하는 환상영역은 가요성 고무부트 (95) 로 덮혀진다. 상기 부트 (95) 의 내부 가장자리는 연결지점 (105) 에서 압력챔버 (49) 의 상기 쉘 (43) 에 결합되며, 부트 (95) 의 외부 모서리는 상기 하우징의 노우즈부 (42) 내의 홈 내에 꼭끼워맞춤된다. 상기 부트 (95) 는 부드럽고 세척이 용이한 면을 형성하며, 상기 메커니즘을 보호한다. 상기 부트 또한 센서링 (94) 을 보유하며, 휴면위치에서 그것을 센서핀 (92, 93) 과의 적절한 공간 내에 수용한다.
상기 센서핀 (92, 93) 은 상기 하우징의 노우즈부 내의 릴레이링 (96) 을 압박한다. 상기 릴레이링 (96) 은 또한 경사판 (97) 을 압박한다. 상기 경사판 (97) 은 두개의 완전히 반대편의 상승된 피벗지점 (98) (각각 98a, 98b) 에서 상기 릴레이링 (96) 에 접촉하며, 두개의 완전히 반대편에 위치하는 레그 (99) (각각 99a, 99b) 가 하우징의 베이스부 (44) 쪽으로 신장한다. 상기 레그 (99) 는 상기 피벗지점 (98) 으로부터 90°오프셋 되어 있으며, 센서핀 (92, 93) 과 동일한 평면 내에 놓여있다. 시트스프링재료로부터 형성된 복귀스프링 (101) 이, 경사판 (97), 릴레이링 (96) 및 센서핀 (92, 93) 을 하우징의 노우즈부 (42) 쪽으로 압박하여, 센서링 (94) 이 휴면위치로 압박된다. 하우징의 베이스부 (44) 를 접하는, 하우징의 노우즈부 (42) 의 표면 상의 덮개판 (102) 은 상기 복귀스프링 (101) 을 지지하며, 상기 메커니즘을 보호한다. 단부를 휴면위치 내의 외면과 동일한 높이로한 상태에서, 경사판 (99) 이 덮개판 (102) 내의 구멍을 관통한다.
하우징의 노우즈부 (42) 가 베이스부 (44) 에 부착되고, 체결스크류 (52) 가 잠겨질 경우, 상기 두 경사판 레그 (99) 중의 하나가 상기 연동푸시핀 (103) 과 함께 일렬로 정렬된다. 핀이 경사판 레그 (99) 중의 하나에 의해 압박될 경우, 상기 핀은 연동 마이크로스위치 플런저 (104) 와 접촉하며, 상기 연동 마이크로스위치 (72) 를 폐쇄한다. 다른 경사판 레그는 하우징의 베이스부 (44) 에 접촉하여 피벗지점을 형성한다. 상기 센서링 (94) 이 양 센서핀을 완전히 압박할 경우, 상기 릴레이링 (96) 이 두 경사판 피벗지점에 접하여 균일하게 압박된다. 이것은, 경사판이 하우징과 접촉한 상태에서 레그에 의해 형성된 피벗지점을 중심으로 회전하도록 하며, 또 다른 레그는 신장하여 연동푸시핀 (103) 을 압박하고, 연동 마이크로스위치 (72) 를 폐쇄한다. 단지 하나의 센서핀 (92 또는 93) 만이 압박될 경우, 릴레이링 (96) 은 균일하게 움직이기 보다는 기울어진다. 경사판 (97) 피벗을 접촉하는 릴레이링 (96) 상의 두 지점은 단지 전체 거리의 절반 만을 움직이며, 경사판레그 (99) 는 단지 전체 거리의 절반만을 움직이고 연동스위치 (72) 를 폐쇄하지 않게 된다.
상기 목표물센서/위치탐지기는 다수의 유용한 특징을 구비한다. 첫번째는, 그것이 전기기계적이며, 정전기 방전 또는 다른 전자기적 간섭 원인으로부터의 허위 신호에 민감하거나 그것에 의해 작동이 영향을 받을 수 있는 어떠한 전자장치도 포함하지 않는다. 두번째는, 전기점화회로는 하우징의 제거가능한 노우즈부 (42) 에 연결되지 않은 채로 전체적으로 하우징의 베이스부 (44) 내에 배치되므로, 신뢰성을 보장할 수 있다. 세번재는, 경사판레그 (99) 를 연동푸시핀 (103) 과정렬시키기 위해서는, 도포장치가 반드시 완전히 폐쇄되고 잠겨져야 한다는 점이 부가적인 안전성을 제공한다. 네번째는, 목표물센서/위치탐지기의 구조가 대칭이므로, 하우징의 노우즈부 (42) 가 하우징의 베이스부 (44) 에 서로 180°이격된 두 위치 중의 하나에 연결될 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, 올바른 주입을 위한 다수의 필요한 조건들이 충족되었을 경우에만 주입이 수행된다. 그리하여, 우발적인 주입배출 및 그로인한, 예를 들어, 값비싼 약물의 소모 및 사용자의 가능한 부상과 같은 부정적인 결과의 위험이 실질적으로 감소된다.
본 발명에 따른 장치 및 시스템은 사용이 용이하고 안전하며 편리하므로, 어떠한 훈련 또는 특별한 지도없이 환자 및 다른 사람들에 의해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 장치 및 시스템의 생산단가는, 동일목적의 종래 장치보다 높지않다.

Claims (21)

  1. 액체약물을 주입하기 위한, 바늘없는 피하주입시스템으로서,
    (a) 약물을 보유하고, 추진제 및 점화기를 포함하는 교체가능한 카트리지, 및
    (b) 상기 카트리지를 수용하기 위한 압력챔버, 점화시스템을 포함하는 작동수단, 시스템의 신뢰성과 안전성을 보장할 수 있는 수단을 포함하는 재사용 가능한 도포장치를 포함하는 바늘없는 피하주입시스템.
  2. 도포장치 내에 삽입된 카트리지 내에 포함된 액체약물을 주입하기 위한 바늘없는 피하주입시스템용의 재사용 가능한 도포장치로서, 상기 도포장치는,
    a) 서로 연결되어 하우징 어셈블리를 형성하는 제 1 부분 및 제 2 부분을 구비하는 하우징을 포함하고,
    상기 제 1 하우징부분이, 액체약물을 보유하는 약물유닛을 구비하는 카트리지를 수용하기 위한 챔버를 포함하며,
    상기 제 1 하우징부분이, 그 길이를 따라 신장하는 대칭축 및 피부표면에 접하게 되는 외부접촉면을 구비하는 전면부를 포함하며, 상기 접촉면은 상기 카트리지로부터 분출된 액체약물이 통과하여 상기 피부면을 통해 주입될 수 있는 개구를 가지며,
    b) 주입을 수행하기 위해, 상기 카트리지 내에 포함된 상기 액체 약물의 분출을 일으키는 분출수단을 포함하고, 상기 분출수단의 제 1 부분이 상기 카트리지 내에 보유되고, 상기 분출수단의 제 2 부분이 상기 제 2 하우징부분에 보유되며,
    c) 상기 제 1 하우징부분이 상기 제 2 하우징부분과 적절하고도 완전히 결합되어 상기 하우징 어셈블리를 형성할 때에, 제 1 지정상태에 이르게 되는 결합탐지수단을 포함하고, 상기 결합탐지수단이 상기 하우징 어셈블리 내에 배치되며,
    d) 일부가 상기 제 1 하우징부분 내에 배치되며, 일부가 상기 제 2 하우징부분 내에 배치되는 위치탐지수단을 포함하고, 상기 위치탐지수단은, 상기 피부면에 대한 상기 하우징 어셈블리의 상대적위치에 의해 다음의 조건들이 동시에 만족되었을 경우, 2 지정상태에 이르게 되며,
    d.2) 상기 제 1 부분의 상기 접촉면이 상기 피부면에 소정 압력을 가하고, 상기 접촉면의 영역에 걸친 상기 압력의 분포가 실질적으로 균일하며, 그리고
    d.3) 상기 제 1 부분의 상기 대칭축이 상기 피부면에 대해 실질적으로 수직하게 위치하며, 그리고
    e) 상기 분출수단을 작동시키기 위한 작동수단을 포함하고, 상기 작동수단은, 통상은 작동불능이며, 제 1 지정상태에 도달한 후의 상기 결합탐지수단과 제 2 지정상태에 도달한 때의 상기 위치탐지수단에 의해 소정 효과의 조합이 가능한 경우에만 작동 가능한 도포장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 하우징부분이, 상기 카트리지 수용챔버 내로 삽입된 카트리지를, 밀봉 폐쇄하고 지정된 예비하중으로 체결하기 위해, 상기 제 1하우징부분의 대응부와 상호 작용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 결합탐지수단이 기계적 수단만을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 위치탐지수단이 기계적 및 전기기계적 수단만을 포함하며, 전기적 노이즈 또는 다른 전기적 교란신호에 민감한 전자수단을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 위치탐지수단은, 상기 피부면에 작용하는 지정된 압력으로 상기 피부면 상에서 상기 제 1 하우징부분의 상기 전면부의 도포를 상기 위치탐지수단이 감지할 경우, 전기적 연결을 확립하기 위해 상기 위치탐지수단의 가동부분에 의해 기계적으로 작동되도록 되어있는 제 1 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 하우징부분 및 상기 제 2 하우징부분의 형상, 치수, 및 구성은, 그들의 적절하고도 완전한 결합이 정확히 형성되고 시각적 및 촉각적 탐지에 의해 인식될 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 하우징부분 및 상기 제 2 하우징부분이, 체결조작을 포함하는 결합단계에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 하우징 어셈블리의 형상 및 치수는, 사용자가 한손으로 파지하여 사용할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 작동장치가 상기 소정의 조합효과에 의해 사용가능하게 되었을 경우, 사용자에게 시각적 또는 청각적 신호를 제공하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  11. 도포장치 내에 삽입된 카트리지 내에 포함된 액체약물을 주입하기 위한 바늘없는 피하주입시스템용의 재사용 가능한 도포장치로서, 상기 카트리지가, 상기 카트리지의 부분인 두개의 전기 접촉부에 전기 에너지를 투입함으로써 점화되는 추진제를 포함하며, 상기 도포장치는,
    a) 제 1 부분 및 제 2 부분을 구비하는 하우징을 포함하고, 이들 부분 각각은 종축을 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 하우징 부분은 서로 연결되어 하우징 어셈블리를 형성하며, 상기 하우징 어셈블리의 형상 및 치수는 사용자가 한손으로 파지할 수 있도록 설정되고,
    b) 상기 제 1 하우징 부분은 액체약물을 보유하는 카트리지를 수용하기 위한 챔버를 포함하고, 상기 제 1 부분이, 주입될 피부면에 접촉하도록 설치된 외부접촉면을 구비하며,
    c) 상기 제 2 하우징부분이, 상기 제 1 하우징부분의 상기 챔버 내에 설치된 카트리지 내에 포함된 추진제의 점화를 유발하기 위한 전기적 수단 및 상기 전기적 수단을 작동시키기 위한 작동수단을 포함하며,
    d) 상기 제 1 부분의 상기 접촉면이 상기 피부면에 지정된 압력을 작용시키는지의 여부를 탐지함과 동시에 상기 제 1 부분의 상기 종축이 상기 피부면에 실질적으로 수직으로 위치하는지의 여부를 탐지하기 위한 위치탐지수단을 포함하고, 상기 접촉면의 영역에 걸친 상기 압력의 분포가 실질적으로 균일하며, 상기 탐지수단이, 상기 조건이 만족될 경우 상기 작동수단을 작동가능하게 하는 도포장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 하우징부분이, 상기 카트리지 수용챔버 내로 삽입된 카트리지를, 밀봉 폐쇄하고 지정된 예비하중으로 체결하기 위해, 상기 제 1 하우징부분의 대응부와 상호 작용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  13. 액체약물을 주입하기 위한 바늘없는 피하주입시스템용의 재사용 가능한 도포장치로서, 상기 도포장치가,
    (a) 체결조작에 의해 서로 결합되는 제 1 하우징부분 및 제 2 하우징부분을 구비하는 하우징을 포함하고, 상기 제 1 하우징부분이, 주입배출부를 구비하는 전면부, 및 주입될 약물을 보유하는 약물유닛, 추진제, 및 점화기를 포함하는 카트리지를 수용하는 챔버를 포함하고,
    (b) 소정 조건이 충족될 경우 상기 카트리지의 상기 점화기를 선택적으로 작동시키는 수단을 포함하는 도포장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 하우징부분이, 상기 카트리지 수용챔버 내로 삽입된 카트리지를, 밀봉 폐쇄하고 지정된 예비하중으로 체결하기 위해, 상응하는 상기 제 1 하우징부분의 대응부와 상호 작용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 하우징부분 및 상기 제 2 하우징부분의 형상, 치수, 및 구성은, 그들의 적절하고도 완전한 결합이 정확히 형성되고 시각적 및 촉각적 탐지에 의해 인식될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 점화기를 선택적으로 작동시키기 위한 수단이, 순수한 기계적 목표물센서, 및 상기 목표물센서가 신체부위 상에서 상기 제 1 하우징부분의 상기 전면부의 도포를 탐지할 경우, 전기적 연결을 확립하기 위해 상기 목표물센서의 가동부분에 의해 기계적으로 작동되는 제 1 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 점화기를 선택적으로 작동시키기 위한 수단의 적어도 일부가 상기 제 2 하우징부분 내에 탑재되며,
    베터리,
    상기 제 1 스위치,
    사용자에 의해 작동되는 제 2 스위치,
    상호연결 컨덕터, 및
    상기 점화기의 각 터미널에 상응하는 두개의 전기적 터미널을 구비하는 상기 전기회로는, 다음의 조건이 충족되는 경우에만, 즉
    i) 상기 카트리지가 상기 제 1 하우징부분의 상기 챔버 내에 적절하게 위치하며,
    ii) 상기 제 1 및 상기 제 2 하우징부분이 완전하고도 적절히 결합됨으로써, 상기 전기회로의 두 터미널이 상기 점화기의 각 터미널과 접촉하며,
    iii) 상기 제 1 스위치가 상기 목표물센서에 의해 작동됨으로써 전기적 연결을 확립하며, 그리고
    iv) 상기 제 2 스위치가 사용자에 의해 작동되는 조건이 충족되는 경우에만, 상기 베터리로부터 상기 점화기로 전류를 흘려보낼 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 도포장치.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 지정된 조건이 충족되며, 상기 장치가 주입을 수행할 준비가 된 경우, 사용자에게 시각적 또는 청각적 신호를 제공하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  19. 액체약물을 주입하기 위한, 바늘없는 피하주입시스템용의 약물카트리지로서, 상기 카트리지는 다음의 것들을 구비하도록 되어있는 하우징을 포함하는 약물카트리지:
    (a) 주입될 액체의 부피를 저장하도록 형상 및 치수가 설정된 약물유닛을 포함하는 제 1 챔버; 상기 약물유닛은 서로간에 액체소통하는 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역이 변형가능하고 상기 제 2 영역이 주입배출부를 구비하며,
    (b) 추진제를 포함하는 제 2 챔버;
    상기 제 1 챔버가, 상기 약물유닛을 포함하는 제 1 영역 및 상기 제 2 챔버와 소통되는 제 2 영역을 포함하는 두 영역으로 탄성벽에 의해 분리되어, 상기 제 2 챔버 내의 추진제의 점화에 의해 발생된 가스가 상기 제 1 챔버의 제 2 영역내로 팽창하고, 상기 벽에 압력을 가하여 상기 벽을 변형시켜, 순차적으로 상기 압력을 상기 약물유닛의 변형가능한 제 1 영역에 전달하여 제 1 영역을 변형시킴으로써, 상기 주입배출부를 통한 상기 약물의 분출을 유발하고, 및
    (c) 가스의 상기 팽창을 위한 상기 카트리지 내의 유용한 체적을 선택된 지정 크기를 가지도록 설정하기 위한 기계적 설정수단.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 탄성벽을 에워쌈으로서, 상기 제 2 챔버 내의 상기 추진제의 점화에 의해 발생되는 고온 가스와의 직접적인 접촉으로부터 상기 탄성벽을 보호하는, 봉입물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약물카트리지.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 봉입물은 또한, 상기 액체약물을 포함하는 약물유닛과 상기 하우징 사이에 가스밀봉을 형성하는 것을 특징으로 하는 약물카트리지.
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