Устройство для автоматической инъекции инъекционных жидкостей
Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к устройствам для автоматической инъекции инъекционных жидкостей. Устройство содержит разделенный по оси корпус, части которого выполнены с возможностью соединения друг с другом. Шток (5), выполненный с возможностью осевого перемещения, направляется в первой части (2) корпуса. Шток выполнен с возможностью вставляться в аккумулятор (6) силы, и блокироваться во вставленном положении, и выдвигаться при освобождении аккумулятора (6). Инъекционная игла (15), зафиксированная в направляющей (14) иглы, и ампула (13) установлены во второй части (3) корпуса с возможностью осевого перемещения относительно друг друга. Сторона иглы (15), которая обращена к ампуле (13), выполнена как перфорирующая деталь для ампулы (13). Ампула (13) своим концом, обращенным к игле (15), установлена во втулке (16), зафиксированной во второй части (3) корпуса. Внутренний диаметр втулки, по существу, соответствует наружному диаметру ампулы (13). На внутренней поверхности втулки (16) выполнены проходящие радиально внутрь выступы (17). Втулка (16) содержит блокирующие элементы, взаимодействующие с блокирующими элементами (20) направляющей (14) иглы, благодаря чему осевое перемещение ампулы (13) в направлении направляющей (14) иглы, преодолевая сопротивление, оказываемое выступами (17), приводит к освобождению блокирующих элементов (20) и к возможности осевого перемещения направляющей (14) иглы. Технический результат - исключение разгерметизации ампулы в результате случайного толчка или другого механического удара. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству для автоматического впрыска инъекционных жидкостей, содержащему разделенный в осевом направлении корпус, части которого выполнены с возможностью соединения друг с другом, где смещаемый в осевом направлении шток направляется в первой части корпуса и выполнен с возможностью введения в противодействие аккумулятору силы, блокирования во введенном положении и выдвижения при освобождении аккумулятора силы, и инъекционную иглу, зафиксированную в направляющей, а также ампулу, которые установлены во второй части корпуса с возможностью смещения в осевом направлении относительно друг друга, где инъекционная игла на стороне, обращенной к ампуле, выполнена как деталь, перфорирующая ампулу.
Устройства вышеописанного типа известны под названием «автоинъектор». Известные устройства являются инструментами, которые облегчают инъекции лекарств в экстренных случаях в ткани тела в неотложных случаях. Автоинъекторы, например, используются в неотложных случаях при аллергических реакциях на укусы насекомых, змей и т.п., а также в военном деле, например, для быстрого ввода противоядий в случае применения химического оружия. Известные устройства в большинстве случаев разработаны как устройства одноразового применения и после однократного использования выбрасываются.
Из AT 303251 известно инъекционное устройство, которое содержит две части корпуса, выполненные с возможностью ввинчивания одна в другую, активатор, содержащий подпружиненный шток, и инъектор, содержащий ампулу и инъекционную иглу, выполненные как неразъемный узел. После деблокирования подпружиненный шток прилагает усилие к поршню ампулы, после чего ампула сначала смещается вместе с иглой в осевом направлении в корпусе инжектора, так что инъекционная игла проникает в тело пациента и жидкость, содержащаяся в ампуле, сжимается до такого давления, при котором уплотняющая мембрана, установленная между ампулой и инъекционной иглой, разрывается, и жидкость выталкивается. Такая известная конструкция, однако, имеет недостаток, заключающийся в том, что разорванная мембрана может перекрыть инъекционную иглу и воспрепятствовать быстрой инъекции инъекционной жидкости.
Из WO 01/07104 известно усовершенствованное инъекционное устройство, в котором ампула и инъекционная игла размещены в корпусе так, чтобы иметь возможность осевого перемещения относительно друг друга, при этом тот конец иглы, который обращен к ампуле, выполнен как деталь, перфорирующая ампулу. Ампула установлена внутри корпуса без прочного соединения с инъекционной иглой. Ампула смещается в направлении инъекционной иглы только во время применения под воздействием срабатывания аккумулятора силы и прокалывается тем концом инъекционной иглы, который выполнен как перфорирующая деталь.
Ранее известные автоинъекторы, однако, в недостаточной степени удовлетворяют недавно появившимся требованиям для военного применения. Автоинъекторы для военного применения должны быть безопасны при хранении дольше, чем обычно, сохраняя стерильность соответствующих инъекционных устройств, при этом они должны быть чрезвычайно прочными. Во время испытаний автоинъекторы для военного применения, например, бросают на каменный пол с высоты два метра, чтобы проверить, не разбилась ли ампула и не привел ли механический удар к такому смещению ампулы и/или инъекционной иглы, которое вызывает прокалывание уплотняющего диска ампулы инъекционной иглой. Подобные тесты также проводятся в условиях экстремальных температур.
Настоящее изобретение направлено на создание устройства упомянутого выше типа, которое отвечает требованиям, изложенным выше, для удовлетворительного применения в военной сфере. Для достижения этой цели устройство по настоящему изобретению, по существу, состоит из ампулы, конец которой обращен к инъекционной игле, которая установлена во втулке, закрепленной во второй части корпуса, и внутренний диаметр которой, по существу, соответствует наружному диаметру ампулы, на внутренней поверхности втулки сформированы выступающие радиально внутрь выступы, и втулка содержит блокирующие элементы, взаимодействующие с блокирующими элементами на направляющей иглы, в результате чего осевое перемещение ампулы в направлении к направляющей иглы, преодолевающее сопротивление, создаваемое выступами, приводит к освобождению блокирующих элементов и к возможности осевого перемещения направляющей иглы. За счет того, что ампула, конец которой обращен к инъекционной игле, установлена так, чтобы доставать до втулки, зафиксированной во второй части корпуса, радиально внутрь проходящие выступы, расположенные на внутренней поверхности втулки и определяющие меньший диаметр, чем ампула, способны предотвратить проскальзывание ампулы в направлении инъекционной иглы. Энергия, высвобождающаяся при ударе или при другом механическом воздействии, в худшем случае поглощается направленными внутрь выступами, расширяя стенку втулки. После короткого смещения, таким образом, ампула заклинивается между направленными внутрь выступами и любое дальнейшее перемещение предотвращается.
Согласно изобретению втулка оснащена блокирующими элементами, которые взаимодействуют с соответствующими блокирующими элементами направляющей иглы так, что направляющая иглы вместе с самой инъекционной иглой, зафиксированной в ней, блокируется от осевого перемещения. И ампула, вошедшая во втулку, и направляющая иглы, соединенная с иглой, таким образом, соединены со втулкой, при этом втулка, в свою очередь, неподвижно удерживается во второй части корпуса, для чего торцовая кольцевая поверхность втулки, обращенная к направляющей иглы, предпочтительно опирается на проходящий радиально внутрь выступ второй части корпуса. Это выполнено для того, чтобы ампула или направляющая иглы не разъединялись и инъекционная игла не могла выйти из корпуса инъектора, даже если инъекционное устройство упадет с большой высоты на твердую поверхность.
Для активации инъекционного устройства согласно настоящему изобретению предусмотрено, что осевое перемещение ампулы в направлении направляющей иглы, преодолевая сопротивление, оказываемое выступами, приводит к освобождению блокирующих элементов и возможности осевого перемещения направляющей иглы. Тем самым блокирующие элементы освобождаются, только если ампула в корпусе инъектора вталкивается в направлении инъекционной иглы усилием пружины деблокированного штока, в результате чего высвобождается такое большое усилие, что преодолевается сопротивление, оказываемое выступами втулки. Освобождение блокирующих элементов, фиксирующих направляющую иглы, может преимущественно осуществляться за счет того, что блокирующие элементы втулки сформированы на рычагах, способных упруго отгибаться наружу, при этом на каждом из этих рычагов имеется направленный внутрь выступ, расположенный в области их соединения, который взаимодействует с ампулой при отгибании рычагов и освобождении блокирующих элементов. В этом случае блокирующие элементы могут состоять из защелок, взаимодействующих с приемными отверстиями. Таким образом, осевое перемещение ампулы приводит к выдавливанию направленных внутрь выступов, сформированных на упругих рычагах так, что дальнейшее осевое движение приводит к отгибанию рычагов и блокирующих элементов, сформированных на этих рычагах, для расцепления и освобождения направляющей иглы.
После освобождения направляющей иглы ампула может пройти сквозь втулку беспрепятственно и подойти к концу инъекционной иглы, выполненному как перфорирующая деталь. Для того чтобы смягчить ожидаемый последующий резкий удар ампулы по инъекционной игле, предпочтительно между направляющей иглы и ампулой установлен пружинный элемент. Пружина поглощает энергию удара, тем самым предотвращая возможное растрескивание стеклянной ампулы. Пружинный элемент может быть выполнен заодно с направляющей иглы как пружинящая корзина, сжимающаяся в осевом направлении так, что эту пружинящую корзину дополнительно можно использовать как прокладку для предотвращения ударов ампулы о дно направляющей иглы. В итоге ампула достигает концевого положения, расположенного рядом с дном направляющей иглы, в результате чего предотвращается разрушение головки ампулы.
Чтобы инъекционная жидкость не вытекала преждевременно, конструкция преимущественно дополнительно предусматривает наличие радиального канала в инъекционной игле, расположенного на некотором расстоянии по оси от конца, служащего перфорационной деталью для проникновения в ампулу. Таким образом, канал инъекционной иглы сообщается с инъекционной жидкостью не сразу после прокалывания ампулы, а только после дополнительного осевого смещения, которое приводит к тому, что радиальный канал инъекционной иглы попадает в ампулу. Чтобы инъекционная жидкость проникла в инъекционную иглу через радиальный канал, а не вытекала вокруг инъекционной иглы сбоку через проколотый резиновый уплотняющий диск или головку ампулы, конструкция предпочтительно далее выполнена так, что радиальный канал в осевом направлении расположен между тем концом инъекционной иглы, который выполнен как перфорирующая деталь, и кольцевой перегородкой, установленной на направляющей иглы и окружающей инъекционную иглу, при этом эта кольцевая перегородка образует замкнутое кольцевое пространство между перегородкой и инъекционной иглой, проникшей в ампулу.
Чтобы повысить безопасность в отношении растрескивания ампулы, которая в основном изготовлена из стекла, конструкция дополнительно выполнена так, что ампула своим концом, удаленным от инъекционной иглы, вставлена в гнездо, имеющее форму гильзы и содержащее множество пластинчатых направляющих ребер, проходящих продольно. В этом случае ампула расположена центрально в этом гнезде, имеющем форму гильзы. Упругие направляющие ребра гнезда защищают стеклянную ампулу от растрескивания, поскольку вибрации, воздействующие на инъекционное устройство снаружи, в основном поглощаются направляющими ребрами и не передаются на ампулу. Таким образом, обеспечивается установка ампулы в защищенной среде даже в условиях сильных вибраций.
Чтобы обеспечить требуемую стерильность, отверстие для приема ампулы, обращенное к первой части корпуса, содержащей шток, предпочтительно закрыто газопроницаемой уплотняющей фольгой. Эта газопроницаемая уплотняющая фольга может стерилизовать полностью оснащенную закрытую с двух сторон инъекционную часть газом так, чтобы гарантировать ее стерильность на годы. Для обеспечения полной герметичности между внешней периферией гнезда ампулы и внутренней периферией второй части корпуса можно установить уплотнение, в частности уплотнительное кольцо.
Далее следует более подробное описание иллюстративного варианта изобретения со ссылками на чертежи.
Фиг.1 - продольное сечение устройства по настоящему изобретению.
Фиг.2 - приводная часть в увеличенном масштабе.
Фиг.3 - инъекционная часть в увеличенном масштабе.
Фиг.4 - инъекционная часть в частичном сечении.
Фиг.5 - вид инъекционной части с пространственным разделением деталей.
Фиг.6 - модифицированная конфигурация инъекционной части.
Фиг.7а-7h - последовательность работы устройства по настоящему изобретению.
На фиг.1 показано инъекционное устройство 1, корпус которого разделен в осевом направлении. Первая часть 2 корпуса охватывает приводную часть, а вторая часть 3 корпуса охватывает инъекционную часть устройства по настоящему изобретению, при этом две части корпуса выполнены с возможностью соединения друг с другом посредством резьбы 4. Приводная часть, которая более подробно показана на фиг.2, содержит шток 5, выполненный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса 2 во вставляемый в пружину 6. Шток 5 содержит упругие, отгибающиеся внутрь защелкивающиеся выступы 7, образующие конический конец штока 5. В заблокированном положении палец 9 крышки 8 удерживает защелкивающиеся выступы 7 в отогнутом радиально наружу положении так, что выступы 7 заходят за кольцевую часть 10. При снятии крышки 8 приводную часть можно привести в действие, сместив предохранительную втулку 11 в направлении стрелки 12, благодаря чему выступы 7 отжимаются внутрь, и шток 5 выбрасывается пружиной 6 в направлении стрелки 12, и конический конец, образованный защелкивающимися выступами 7, проходит сквозь пустое пространство в кольце 10.
На фиг.3 показана инъекционная часть, где установлены ампула 13 и инъекционная игла 15, зафиксированная в направляющей 14 иглы. Ампула 13 в этом случае вставлена во втулку 16, которая, в свою очередь, закреплена в корпусе 3 для предотвращения осевого перемещения. Как показано на фиг.4, втулка 16 на своей внутренней поверхности содержит отходящие радиально внутрь выступы 17, определяющие меньший диаметр, чем наружный диаметр ампулы 13. Они имеют такие размеры, что ампула 13 опирается на клиновидные поднимающиеся поверхности выступов 17. Осевое перемещение ампулы 13 в направлении стрелки 18 возможно только при сильном механическом воздействии на инъекционную часть, например при падении с большой высоты, которое приводит к дальнейшему смещению ампулы 13 в осевом направлении вдоль клиновидных поднимающихся поверхностей выступов 17 при расширении втулки 16 и далее к зажиму ее между выступами 17, который препятствует ее дальнейшему осевому перемещению.
Втулка 16 содержит упругие в радиально наружном направлении рычаги 19, в которых выполнены пазы, в которые входят соответствующие защелки 20 направляющей 14 иглы. Направляющая иглы 14, таким образом, соединена со втулкой 16 и также закреплена от перемещения в осевом направлении. Направляющая иглы освобождается только при активации инъекционного устройства, когда срабатывает шток 5. Пружина 6 приводной части в данном случае выбирается такой, чтобы шток 5 прилагал усилие к поршню 21, обеспечивая дальнейшее перемещение ампулы 13 в направлении, показанном стрелкой 18, преодолевая сопротивление, создаваемое выступами 17. После этого ампула 13 через клиновидные поднимающиеся поверхности 22 сталкивается с выступами 23, сформированными на упругих рычагах 19 втулки 16. Это приводит к отгибанию упругих рычагов 19 в направлении, показанном стрелкой 24, так что пазы более не зацепляются сзади с защелками 20 и направляющая 14 иглы освобождается.
Для того чтобы смягчить удар ампулы 13 по направляющей 14 иглы, имеется пружинный элемент, в частности пружинная корзина 25, которая выполнена заодно с направляющей 14 иглы. Далее ампула 13 может двигаться в осевом направлении вместе с направляющей 14 иглы, и инъекционная игла может выйти из корпуса 3. На фиг.3 показано, что корпус 3 закрыт защищающим иглу колпачком 26, который прочно удерживается в зажимном кольце 27. На фиг.3 далее показано, что ампула 13 удерживается в гнезде 28, которое защищает ампулу 13 от растрескивания. На виде с пространственным разделением деталей на фиг.5 показаны отдельные элементы инъекционной части, а также видно, что гнездо 28 ампулы закрыто уплотняющей фольгой 29 и уплотнено относительно внутренней стороны корпуса 3 уплотнительным кольцом 30. Таким образом, все внутреннее пространство инъекционной части герметизировано для поддержания постоянной стерильности инъекционного устройства, включая ампулу. Уплотнение внутренней полости инъектора можно, однако, осуществлять другим способом, как показано на фиг.6. Здесь гнездо 28 ампулы на своей внешней поверхности содержит лабиринтное уплотнение, которое обеспечивает герметичность гнезда ампулы относительно корпуса 3. Лабиринтное уплотнение имеет множество отходящих от окружности ламелей, которые разрезаны в некоторой точке на своей периферии, при этом прорези на соседних ламелях развернуты на 180° относительно друг друга. Сформированный таким образом лабиринт является проницаемым для газа, который применяется для стерилизации инъекционной части и позволяет ему проникать в инъекционную часть через лабиринтное уплотнение. Такое лабиринтное уплотнение, однако, непроницаемо для бактерий. Кроме того, показано уплотняющее кольцо 30, которое в отличие от конфигурации по фиг.5 установлено не между гнездом 28 ампулы и внутренней поверхностью корпуса 3, а между гнездом 28 и ампулой 13. При такой конфигурации отдельный уплотняющий диск больше не нужен.
На фиг.7а-7h показана последовательность работы при активации инъекционного устройства. На фиг.7а показано исходное положение перед срабатыванием активатора. На фиг.7b предохранительный колпачок 8 снят и активатор приведен в действие, когда защелкивающие выступы 7 сжаты и шток 5 освобожден для движения. На фиг.7 с шток выдвигается и установленный на нем зубчатый венец 31 прокалывает уплотняющую фольгу 29. На фиг.7d ампула 13 смещена вперед в осевом направлении, преодолев сопротивление выступов 17, приблизившись к выступам 23 упругих рычагов 19. На фиг.7е два пружинных рычага 19 втулки 16 повернуты наружу, тем самым освободив направляющую 14 иглы. На фиг.7f обращенная к ампуле сторона инъекционной иглы, выполненная как перфорирующая деталь, прокалывает защитный колпачок ампулы 13. Таким образом, ампула движется вперед до концевого положения вместе с направляющей 14 иглы, и игла 15 выступает из инъекционной части на всю длину. На фиг.7g пружинная корзина 25 сжата и далее смещает ампулу 13 так, что инъекционная игла 15 полностью проходит сквозь уплотняющий диск ампулы 13 и радиальное отверстие 33 инъекционной иглы 15 открывает сообщение с инъекционной жидкостью, содержащейся в ампуле 13. Одновременно кольцевая перегородка 34, показанная на фиг.3, проникает сквозь уплотняющий диск ампулы 13, образуя кольцевое замкнутое пространство между кольцевой перегородкой 34 и инъекционной иглой 15, вошедшей в ампулу 13, и это кольцевое пространство препятствует выходу инъекционной жидкости из ампулы 13 сбоку от инъекционной иглы 15. Для обеспечения прохода инъекционной жидкости через радиальное отверстие 33 и инъекционную иглу 15 поршень 21 перемещается вперед, как позволяет шток 5, для выдавливания всей инъекционной жидкости.
1. Устройство для автоматической инъекции инъекционных жидкостей, содержащее разделенный по оси корпус, части которого выполнены с возможностью соединения друг с другом, где выполненный с возможностью осевого перемещения шток (5) направляется в первой части (2) корпуса, при этом шток выполнен с возможностью вставляться в аккумулятор (6) силы и блокироваться во вставленном положении, и выдвигаться при освобождении этого аккумулятора (6) силы, при этом инъекционная игла (15), зафиксированная в направляющей (14) иглы, и ампула (13) установлены во второй части (3) корпуса с возможностью осевого перемещения относительно друг друга, где та сторона инъекционной иглы (15), которая обращена к ампуле (13), выполнена как перфорирующая деталь для ампулы (13), отличающееся тем, что ампула (13) своим концом, обращенным к инъекционной игле (15), установлена во втулке (16), зафиксированной во второй части (3) корпуса, и внутренний диаметр которой, по существу, соответствует наружному диаметру ампулы (13), тем что на внутренней поверхности втулки (16) выполнены проходящие радиально внутрь выступы (17), и тем, что втулка (16) содержит блокирующие элементы, взаимодействующие с блокирующими элементами (20) направляющей (14) иглы, благодаря чему осевое перемещение ампулы (13) в направлении направляющей (14) иглы, преодолевая сопротивление, оказываемое выступами (17), приводит к освобождению блокирующих элементов (20) и к возможности осевого перемещения направляющей (14) иглы.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блокирующие элементы на втулке (16) выполнены на рычагах (19), выполненных с возможностью упруго отгибаться наружу, при этом на каждом рычаге (19) установлен направленный внутрь выступ (23) в области соединения, который взаимодействует с ампулой (13) при отгибании рычагов (19) и освобождает блокирующие элементы (20).
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что торцовая кольцевая поверхность втулки (16), обращенная к направляющей (14) иглы, опирается на направленные радиально внутрь выступы второй части (3) корпуса.
4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что блокирующие элементы состоят из защелок (20), входящих в зацепление с отверстиями, при этом защелки (20) предпочтительно выполнены на направляющей (14) иглы.
5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что между направляющей (14) иглы и ампулой (13) установлен пружинный элемент, действующий в осевом направлении.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что пружинный элемент выполнен заодно с направляющей (14) иглы в форме пружинной корзины (25), выполненной с возможностью сжиматься в осевом направлении.
7. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что инъекционная игла (15) содержит радиальный канал (33), находящийся на расстоянии в осевом направлении от конца (32), предназначенного для перфорации ампулы (13).
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что радиальный канал (33) в осевом направлении расположен между концом (32) инъекционной иглы, предназначенным для перфорации, и кольцевой перегородкой (34), расположенной на направляющей (14) иглы и окружающей инъекционную иглу (15), при этом кольцевая перегородка (34) образует кольцевое пространство между перегородкой (34) и инъекционной иглой (15), входящей в ампулу (13).
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ампула (13) своим концом, обращенным от инъекционной иглы (15), выполнена с возможностью введения в гнездо (28), имеющее форму втулки, которое содержит множество пластинчатых направляющих ребер, проходящих в продольном направлении.
10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что отверстие для приема ампулы, обращенное к первой части (2) корпуса, содержащей шток (5), закрыто газопроницаемой уплотняющей фольгой (29).
11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что между внешней периферией гнезда (28) ампулы и внутренней периферией второй части (3) корпуса установлено уплотнение, в частности уплотняющее кольцо.
12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что внешняя периферия гнезда (28) ампулы содержит лабиринтное уплотнение, и тем, что между гнездом (28) ампулы и ампулой (13) установлено уплотнение, в частности уплотняющее кольцо.
