Медицинское подающее устройство
Изобретение относится к медицине и предназначено для использования в инъекционных устройствах. Шток поршня устройства представляет собой винтовую пружину. Витки образуют наружную резьбу, которая входит в зацепление с внутренней резьбой гаечного элемента. При вращении гаечного элемента шток поршня продвигается вперед. Это продвижение используется для смещения поршня внутри баллончика, содержащего жидкость, подлежащую введению. Винтовая пружина, образующая шток поршня, снабжена продольным уплощенным участком, который расположен на периферической области винтовой пружины. Технический результат заключается в предотвращении проворачивания гибкого штока при движении штока вперед. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к медицинскому подающему устройству, содержащему гибкий шток поршня, который имеет форму винтовой пружины для перемещения поршня вперед внутри баллончика, содержащего жидкость. Гибкий шток поршня передает движение от привода штока поршня для продольного смещения поршня. Гибкий шток поршня имеет дистальный конец, погруженный в поршень внутри баллончика, и проксимальный конец, отклоненный в сторону от оси баллончика. Привод штока поршня приводит в действие гибкий шток поршня и содержит вращающийся гаечный элемент, взаимодействующий с гибким штоком поршня.
Такие гибкие штоки используются, например, в новом поколении очень коротких инъекционных устройств для введения лекарственного препарата в организм. Некоторые лекарственные препараты, такие как инсулин, часто вводятся самим пациентом. Обычно для пациентов с сахарным диабетом требуется инъекций инсулина несколько раз в течение суток. Количество доз и размер каждой дозы обычно назначается отдельному пациенту и очень важно для здоровья пациентов, чтобы инъекционное устройство могло вводить очень точную дозу.
В публикации WO 95/09021 раскрыто устройство для регулирования вливания жидкости. Гибкий шток поршня в предпочтительном варианте реализации имеет форму винтовой пружины с тесно прилегающими витками обмотки, причем витки обеспечивают наружную резьбу. Через привод штока поршня осуществляется передача действующего усилия на поршень через гаечный элемент, имеющий внутреннюю резьбу, входящую в зацепление с наружной резьбой гибкого штока. Вращением гаечного элемента, который застопорен против осевого движения, гибкий шток поршня будет принуждать поршень к движению вперед внутри баллончика.
Соотношение между поворотами гаечного элемента и продвижением поршня должно быть очень точным для подачи правильной дозы жидкости через выпускное отверстие баллончика. Посредством описанного выше смещающего устройства гибкий шток поршня имеет тенденцию к вращению при вращении гайки, причем смещение поршня в некоторой степени является нерегулируемым.
Задачей настоящего изобретения является создание медицинского подающего устройства, в котором предотвращено проворачивание гибкого штока поршня при вращении гаечного элемента привода штока поршня и обеспечена постоянная величина соотношения между поворотами гаечного элемента и продвижением поршня.
Поставленная задача решается путем создания гибкого штока поршня, имеющего форму винтовой пружины, имеющей множество тесно прилегающих витков спирали, обеспечивающих наружную резьбу, для движения поршня вперед внутри баллончика, содержащего жидкость, и предназначенного для передачи движения от привода штока поршня для продольного смещения указанного поршня, при этом гибкий шток поршня имеет дистальный конец, погруженный в поршень внутри баллончика, и проксимальный конец, отклоненный в сторону от оси баллончика, и гаечный элемент, имеющий внутреннюю резьбу, которая входит в зацепление с наружной резьбой гибкого штока поршня, причем гаечный элемент застопорен против продольного смещения и принудительно повернут, указанный гибкий шток поршня характеризуется тем, что содержит средство, стопорящее его от вращения вокруг собственной оси.
Гаечный элемент имеет внутреннюю резьбу, соответствующую наружной резьбе на гибком штоке поршня. При застопоренном против осевого смещения гаечном элементе вращение гайки продвинет гибкий шток поршня, двигающий поршень вперед внутри баллончика. Для вращения гаечного элемента может применяться большое разнообразие различных механических решений. Полезно, чтобы инъекционная кнопка, приводимая в действие нажатием пальцев пользователя, управляла гаечным элементом. Однако было обнаружено, что наиболее полезным является применение электромотора, который через подходящую зубчатую передачу может вращать гаечный элемент.
Для предотвращения поворотов гибкого штока поршня при вращении гаечного элемента необходимо застопорить гибкий шток от вращения. Это осуществляется посредством направляющего выступа на пружине в продольной канавке, причем канавка может быть выполнена в изогнутом направляющем канале, или путем изготовления некруговой по форме пружины и подгонки пружины посредством некругового направляющего элемента.
В предпочтительном варианте реализации гибкого штока поршня средство, стопорящее гибкий шток поршня от вращения, представляет собой продольный уплощенный участок, расположенный на периферической части винтовой пружины. Если гибкий шток поршня имеет уплощенный участок, то при сгибании шток будет перемещаться в заданное положение. Если винтовая пружина имеет форму арки или круга, то заданное положение будет таким, при котором уплощенный участок расположен на обращенной внутрь периферической стороне согнутой пружины. При вращении гаечного элемента гибкий шток поршня будет оставаться застопоренным в этом положении, и соотношение между оборотами гаечного элемента и продвижением поршня будет иметь постоянную величину, зависящую исключительно от шага резьбового соединения.
В другом варианте реализации гибкого штока в соответствии с изобретением винтовая пружина является предварительно напряженной пружиной, а уплощенный участок имеет уменьшенное напряжение в продольной области винтовой пружины. Уменьшение предварительного напряжения винтовой пружины, образующей гибкий шток поршня, может образовать смещенный уплощенный участок в пружине, физически не изменяя круговой внешний вид пружины. Предварительное напряжение уменьшено в ограниченной угловой области каждого витка резьбы, причем эти области вместе образуют прямую продольную область уплощенного участка.
В еще одном варианте реализации гибкого штока поршня в соответствии с изобретением гребень представляет собой углубление в повернутой наружу периферической области каждого витка спирали, охватывающее угловую часть, которая существенно меньше, чем 360 градусов. Углубление, делающее пружину некруглой, образуется в пружине путем приложения кратковременно действующей силы или давления на область, находящуюся на повернутом наружу периферическом участке каждого витка спирали.
В еще одном предпочтительном варианте реализации гибкого штока поршня кратковременно действующая сила или давление прилагается к гибкому штоку поршня и прижимает его к относительно острому краю. Это заставляет часть предварительно напряженных витков спирали вернуться назад в ненапряженное состояние, образуя в пружине смещенный уплощенный участок.
В еще одном варианте реализации гибкого штока поршня в соответствии с изобретением уплощенный участок образуется в винтовой пружине путем физического удаления части повернутой наружу периферической области каждого витка спирали, охватывающей угловую часть, которая существенно меньше, чем 360 градусов. Удаление материала, образующего подлежащую удалению часть пружины, осуществляется, согласно изобретению, вытачиванием. Путем вытачивания части каждого витка винтовой пружины пружине придается некруглый внешний вид, причем хорда каждого витка образует продольный уплощенный участок.
Уплощенный участок может быть образован на винтовой пружине при намотке пружины. При изготовлении пружины витки наматываются с приданием им круговой формы. Однако если виткам и пружине придается другая форма, в этой точке винтовой пружины может быть образован смещенный уплощенный участок.
Изобретение более подробно поясняется ниже со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает медицинское подающее устройство, имеющее гибкий шток поршня, согласно изобретению;
Фиг.2 - разрез гибкого штока поршня по линии П-П на фиг.1, согласно изобретению;
Фиг.3 - общий вид устройства смещения, имеющего гибкий шток поршня, согласно изобретению.
Медицинское подающее устройство для регулируемого ввода дозы жидкого препарата содержит баллончик 1 (фиг.1), находящийся на одном конце, закрытом крышкой, для установки иглы или катетера 2. Игла или катетер 2 соединены с жидким лекарственным препаратом в баллончике 1. На другом конце баллончик 1 закрыт поршнем 3, который с помощью гибкого штока 4 может быть вдавлен в баллончик 1 для выдавливания жидкого лекарственного препарата через иглу или катетер 2. Дистальный конец гибкого штока 4 поршня упирается в поршень 3, в то время как проксимальный конец отклонен в сторону от оси баллончика 1. Термин “дистальный конец” штока 4 поршня обозначает конец, примыкающий к поршню 3, а термин “проксимальный конец” обозначает противоположный конец.
Между поршнем 3 и штоком 4 поршня может быть размещена шайба.
Гибкий шток 4 поршня выполнен в виде винтовой пружины, имеющей ряд тесно примыкающих витков, упирающихся друг в друга, причем витки обеспечивают наружную резьбу.
Винтовая пружина 4 сжатия оказывает постоянное силовое воздействие, когда концы пружины 4 оттягиваются в стороны друг от друга. Когда пружина 4 находится в покое, т.е. не производится растягивание, сила равна нулю. Однако винтовая пружина 4 может быть изготовлена с исходным напряжением. Пружины этого типа называются пружинами растяжения. Путем намотки одного витка назад и частично поверх соседнего витка при изготовлении пружина 4 будет обеспечена заданным “встроенным” исходным напряжением. Обращенная назад намотка витков должна производиться так, чтобы поддерживать постоянный диаметр намотанной спирали. Поэтому предварительное напряжение, необходимое для преодоления исходной силы и начала разделения витков спирали, составляет несколько процентов от максимального напряжения сдвига.
Когда пружина 4 с исходным напряжением находится в покое, т.е. не производится растягивание, сила, подаваемая пружиной 4, будет выше нуля. Перед тем как витки пружины 4 начнут разделяться, необходимо приложение определенной силы растяжения.
Привод 5 поршня содержит гаечный элемент 6, который застопорен от осевого смещения плечом 7 в кожухе (не показан). Гаечный элемент 6 имеет внутреннюю резьбу, зацепляющую наружную резьбу гибкого штока 4 поршня. Гаечный элемент 6 вращается электромотором 8 посредством зубчатого колеса 9. Баллончик 1 и привод 5 поршня установлены в кожухе таким образом, что они не могут быть смещены относительно друг друга.
Гибкий шток 4 поршня отклонен в сторону от оси баллончика 1. Если угол отклонения составляет 180 градусов, проксимальная часть гибкого штока поршня параллельна дистальной части. Таким образом, инъекционное устройство может быть изготовлено очень коротким и очень компактным. Изогнутая часть гибкого штока поршня, представляющая собой часть между дистальной частью и проксимальной частью, направлена вдоль изогнутого канала 10.
Однако нет необходимости направлять изогнутую часть. Винтовая пружина 4 может содержать жесткую проволоку, которая имеет желаемую форму. Или проксимальная часть винтовой пружины 4 может быть снабжена еще одним гаечным элементом (не показан), закрепленным в кожухе от продольного смещения. Второй гаечный элемент может приводиться в действие тем же приводом штока поршня, который приводит в действие первый гаечный элемент.
При вращении гаечного элемента 6 гибкий шток 4 поршня будет продвигаться вперед и перемещать поршень 3 вперед внутри баллончика 1. Жидкость, содержащаяся в баллончике, выдавливается через иглу или катетер 2.
При вращении гаечного элемента 6 гибкий шток 4 поршня имеет тенденцию к вращению вследствие трения между резьбовым соединением гаечного элемента 6 и гибким штоком 4 поршня. Для поддержания регулируемой подачи жидкости важно избежать вращения гибкого штока 4 поршня.
Вращение можно предотвратить направлением упора в пружину 4 в канале в кожухе или в изогнутом канале 10. Вращение можно предотвратить путем формирования уплощенного участка 11 на гибком штоке 4 поршня. При этом пружина 4 при сгибании будет всегда располагаться на обращенной внутрь части 12 согнутой пружины 4, в то же время уплощенный участок 11 предотвратит вращение гибкого штока 4 поршня, когда на него действует сила вращения.
Уплощенный участок 11 (фиг.2) может быть образован на пружине путем простой деформации пружины 4 на повернутой наружу области каждого витка спирали, причем эта область охватывает угол, который существенно меньше, чем 360 градусов. Деформацию, охватывающую ограниченную область пружины, можно также сформировать при намотке пружины, ее можно выполнить вытачиванием части обращенной наружу периферической области каждого витка.
Если пружина 4 относится к пружинам растяжения, имеющим заданное предварительное напряжение, простое уменьшение предварительного напряжения на продольной области пружины может образовать уплощенный участок 11 на пружине 4 без изменения кругового внешнего вида пружины 4. При уменьшении предварительного напряжения в продольной области вращение пружины 4 затрудняется вследствие смещенного уплощенного участка.
Один способ уменьшения предварительного напряжения в угловой зоне винтовой пружины 4 растяжения состоит в приложении усилия к ограниченной угловой части обращенного наружу участка каждого витка, причем усилие может быть приложено придавливанием пружины 4 к относительно острому краю, т.е. принуждением части каждого из обращенных назад витков принять положение, устраняющее предварительное напряжение в части витка. Части каждого витка со сниженным исходным напряжением вместе образуют продольный уплощенный участок.
1. Медицинское подающее устройство, содержащее гибкий шток (4) поршня, имеющий форму винтовой пружины, имеющей множество тесно прилегающих витков спирали, обеспечивающих наружную резьбу, для движения поршня (3) вперед внутри баллончика (1), содержащего жидкость и предназначенного для передачи движения от привода (5) штока поршня для продольного смещения указанного поршня (3), при этом гибкий шток (4) поршня имеет дистальный конец, погруженный в поршень (3) внутри баллончика (1), и проксимальный конец, отклоненный в сторону от оси баллончика (1), и гаечный элемент (6), имеющий внутреннюю резьбу, которая входит в зацепление с наружной резьбой гибкого штока (4) поршня, причем гаечный элемент (6) застопорен против продольного смещения и принудительно повернут, отличающееся тем, что указанный гибкий шток (4) поршня имеет уплощенный участок (11), расположенный на периферической части винтовой пружины, образующей гибкий шток (4) поршня и стопорящий вращение гибкого штока (4) поршня вокруг собственной оси.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что винтовая пружина является предварительно напряженной пружиной, а уплощенный участок (11) имеет уменьшенное предварительное напряжение на продольном участке винтовой пружины.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплощенный участок (11) выполнен в виде углубления в повернутой наружу периферической части каждого витка.
4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что уплощенный участок (11) выполнен в пружине путем приложения кратковременно действующего усилия или давления на область, находящуюся на повернутом наружу периферическом участке каждого витка спирали.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что кратковременно действующее усилие или давление приложено путем прижатия гибкого штока поршня к относительно острому краю.
6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что уплощенный участок (11) выполнен путем удаления части повернутой наружу периферической части каждого витка спирали.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что удаление материала, образующего часть пружины, производится вытачиванием.
