DE1093052B - Injektionsspritze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Injektionsspritze nach Patent 867 594, bei der ein feiner Flüssigkeitsstrahl durch die Haut in zwei Druckstufen injiziert wird, die von durch Federkraft betätigten Kolben erzeugt werden.

Bei dem Hauptpatent wird ein flüssiges Medikament aus einer Ampulle in zwei verschiedenen Druckstufen ausgespritzt, nämlich in einer ersten Hochdruckstufe, bei der der Strahl die Haut dehnt und eine vorbestimmte Tiefe in die Haut eindringt, und in einer zweiten Stufe verminderten Druckes, die die Übertragung der Flüssigkeit aus der Ampulle in der während der Hochdruckstufe erzeugten öffnung beendet. Die beiden Druckstufen werden von einem federbetätigten Doppelkolbenaufbau erzeugt, der aus einem Hauptkolben kleineren Durchmessers besteht, welcher in einem Hilfskolben gleitend gelagert ist, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des innerhalb der Ampullenbohrung befindlichen biegsamen kautschukartigen Stopfens oder Verschlußstopfens ist. Der Verschlußstopfen ist becherförmig und kann die Flüssigkeit bei seinem Verschieben in der Ampullenbohrung aus einer in dem Ende der Ampulle befindlichen kleinen öffnung ausstoßen. Beim Ausdehnen der Antriebsfeder übt der Hauptkolben eine Kraft gegen den Mittelabschnitt des Verschlußstopfenbodens aus, um diesen Boden etwas auszudehnen und gleichzeitig eine kleine Flüssigkeitsmenge aus der Ampullenöffnung unter hohem Druck auszustoßen. Die während der ersten Stufe oder Hochdruckstufe ausgestoßene Flüssigkeitsmenge bestimmt die Eindringtiefe des Stromes unter die Haut. Nach der Verschiebung des Hauptkolbens bis zum Ende seines verhältnismäßig kurzen Hubes legt sich der Hilfskolben an die gesamte Bodenfläche des Verschlußstopfens und schiebt den Verschlußstopfen in der Ampullenöffnung nach unten, um die Injektion bei vermindertem Druck zu beenden. Die Ursache für die Druckverminderung ist natürlich die Vergrößerung der von dem Kolben beaufschlagten Fläche. Der in der zweiten Stufe ausgeübte Druck ist gerade groß genug, um die Flüssigkeit in dem während der ersten Druckstufe hergestellten Kanal zu fördern.

Da der Hauptkolben den Verschlußstopfen nur ausdehnt und nicht bewegt, verschiebt sich der Verschlußstopfen in der Ampullenbohrung erst dann nach unten, wenn der Stopfen von dem Hilfskolben erfaßt wird. Ein Teil der dem Kolben zur Erzeugung von Druck zugeführten Kraft wird daher kurzzeitig verwendet, um die Reibung aus der Ruhestellung beim Vorschub des Verschluß Stopfens zu überwinden. Der Druck des Flüssigkeitsstrahles fällt also nicht unmittelbar von der ersten zur zweiten Stufe und bleibt auf dieser Stufe stehen, sondern fällt unter den Nor-Inj ektionsspritze

Zusatz zum Patent 867 594

Anmelder:

R. P. Scherer Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Eriedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Juli 1954

Anthony Venditty, Detroit, Mich.,

und John O. Scherer, Grosse Pointe, Mich. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

maldruck der zweiten Stufe an der Stelle, an der die Reibung aus der Ruhestellung überwunden werden muß, und steigt dann auf den Normaldruck der zweiten Stufe. Diese Druckverminderung und die anschließende plötzliche Druckerhöhung zur Überwindung der Reibung des Verschlußstopfens in der Ampulle ist sehr unerwünscht, weil hierdurch einigen Patienten Schmerzen bereitet werden.

Mit der Erfindung soll ein Instrument für einen mit zwei Druckstufen arbeitenden Injektor geschaffen werden, bei dem ohne den erwünschten kurzzeitigen Druckanfall der Druck auf die zweite Stufe vermindert wird. Gemäß der Erfindung werden vorgeschlagen mehrere radial auf Abstand stehende Druckkörper mit Schrägflächen, die zwischen der Antriebsvorrichtung und dem Kolben eingeschaltet sind und die den auf den Kolben zur Einwirkung gebrachten Druck im ersten Teil des Kolbenhubes vergrößern.

An Hand der Zeichnung werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch den Injektor nach Fig. 1 in der Stellung, die die Kolbenteile am Ende des Hochdruckabschnittes des Kolbenhubes einnehmen,

Fig. 3 ein dem unteren Abschnitt des Injektors nach Fig. 1 ähnlicher Schnitt mit einer Abänderung des Kolbenaufbaues,

009 648/24

Fig. 4 ein vergrößerter Schnitt des unteren Abschnittes des Injektors nach Fig. 1 mit einem anderen Kolbenaufbau und

Fig. 5 ein Querschnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4.

Die Innenvorrichtung der in Fig. 1 dargestellten Injektionsspritze weist den neuartigen Kolbenaufbau auf, der die von dem Kolben 40 übertragene Kraft vervielfacht. Der Kolben 40 soll den Ampullenverschlußstopfen 33 in der Ampulle 31 vorschieben. Der Aufbau besteht aus einem Kolben 40 mit einem aus einem Stück bestehenden Kolbenkopf 41, der eine Längsbewegung in einer Ausnehmung 42 ausführen kann, die innerhalb des scheibenähnlichen Nockenträgers 43 vorgesehen ist, und besteht außerdem aus einem kolbenartigen Nockentreiber 52. Der Nockenträger 43 soll in Längsrichtung innerhalb der Dosierhaube 12 gleiten. Zum Zusammenbau des Kolbens 40 mit dem Nockenträger 43 dienen drei flanschartige Henkel 44, die sich von dem Kolbenkopf 41 nach außen erstrecken und im gleichen Abstand voneinander um den Umfang des Kolbenkopfes 41 verteilt sind, so daß sie den Kolbenkopf 41 unter dem Flansch 45 verriegeln können, der sich in Radialrichtung in die Ausnehmung 42 des Nockenträgers 43 erstreckt. Der Flansch 45 hat drei auf dem Umfang verteilte Schlitze, die mit den Henkeln 44 nach Art eines Bajonettverschlusses zusammenarbeiten, so daß der Kolbenkopf 41 in die Ausnehmung 42 eingesetzt werden kann, wenn Henkel und Schlitze ausgerichtet sind. Der Kolbenkopf 41 wird dann um 60° gedreht, so daß die Henkel 44 unter dem Flansch liegen und eine Trennung des Kolbens 40 von dem Nockenträger 43 verhütet wird. Die Zahl der Henkel und der entsprechenden Schlitze ist nicht wesentlich und kann beliebig gewählt werden.

Um die Bewegung des Kolbens 40 dem Nockenträger 43 gegenüber zu erleichtern, ist ein Nockentreiber 52 in Längsrichtung innerhalb einer im Kolben 40 vorgesehenen Blindbohrung 55 verschiebbar gelagert. Die am unteren Ende des Nockentreibers 52 vorgesehene Welle 53 hat zu diesem Zweck einen verkleinerten Durchmesser. Zum Bewegen des Kolbens 40 mit vervielfachter Kraft sind drei rechteckige keilförmige Nocken 47 in radialen Führungsschlitzen 48 gleitbar gelagert, die in die obere Fläche des Kopfstückes 41 eingefräst sind und im gleichen Abstand voneinander stehen. Die rechts liegende Seite des in Fig. 1 dargestellten Querschnittes ist ein Schnitt durch den Schlitz 48. Die Zahl der Nocken und der entsprechenden Schlitze kann natürlich geändert werden. Für den vorliegenden Zweck haben sich drei Nocken und drei Schlitze bewährt. Die Seiten der dreieckigen Nocken 47 sind eben, und die Kanten an den Schnittstellen der Seiten sind abgerundet. Der Nockenträger 43 hat eine Mittelöffnung 50 und drei radiale Schlitze 49, die in dem Boden der Ausnehmung 42 eingefräst sind. Die Schlitze 49 sind in Radial richtung mit den Schlitzen 48 ausgerichtet und arbeiten mit diesen Schlitzen zur Führung der Nocken 47 zusammen. Die Schlitze 49 sind zur oberen Fläche 51 des Nockenträgers 43 schräg nach innen geneigt und münden in die öffnung 50. Die Neigung jedes Schlitzes 49 entspricht dem zwischen der oberen Seite und der unteren Seite der Nocken 47 befindlichen Winkel 59, so daß die Bodenseite jedes Nockens flach an dem Boden des zugehörenden Schlitzes 48 vom Kopf 41 liegt, während die obere Seite jedes Nockens flach an der Schrägfläche 49 des Nockenträgers 43 anliegt. Nimmt der Kolbenkopf 41 die in Fig. 1 dargestellte Stellung ein, bei der seine obere Fläche am Boden der Ausnehmung 42 anliegt, so ragen die kürzeren Seiten oder Stirnenden der Nocken 47 etwas in die öffnung 50 ein. Diese Stirnenden liegen in entsprechenden Keilschlitzen 54 des Nockenträgers 52. Die ebenen Stirnenden der Nocken 47 liegen im wesentlichen völlig an den Keilnuten 54 (Fig. 1) an. Der Nockentreiber 52 hat ein abgesetztes unteres Ende 53, das in der Blindbohrung 55 des Kolbens 40 gleitet. In den Unterteil der Blindbohrung 55 ist eine Schraubenfeder 58 eingesetzt, die bei der Rückstellung des Injektors den Nockentreiber 52 auf seine ursprüngliche Stellung zurückführt. Das obere Stirnende des Nockentreibers 52 gleitet in der im Nockenträger 43 vorgesehenen öffnung 50. Bei der Abwärtsbewegung des Nockentreibers 52 werden die Keile oder Nocken 47 von den Keilschlitzen 54 nach außen gedrängt und drücken den Kolben 40 nach unten.

Wird der Winkel 59 geändert, so daß der Keil steiler oder flacher wird, dann kann das Verhältnis der von dem Nockentreiber 52 ausgeübten Kraft zu der von dem Kolben 40 ausgeübten Kraft geändert werden. Je kleiner der Winkel ist, desto größer ist der auf den Kolben40 übertragene mechanische Wirkungsgrad. Eine auf das Ende des Nockentreibers 52 von der Leitspindel 62 ausgeübte Kraft bewegt die Nocken 47 in Radialrichtung in den Führungsschlitzen 48 und 49, wenn sich die Keilschlitze 54 des Nockentreibers 52 mit Druck gegen die Nocken 47 legen. Auf diese Weise wird der Kopf 41 von dem Nockenträger 43 wegbewegt.

Das geflanschte Ende 37 des Kolbens 40 gleitet in der Bohrung der Ampulle 31 und legt sich an den Ampullenverschlußstopfen 33, um Flüssigkeit aus der Ampulle auszustoßen. Eine Gummiunterlegscheibe 38 ist in dem Boden der Ausnehmung der Dosierhaube 12 vorgesehen, um ein federnd nachgiebiges Kissen für den Kolbenaufbau zu bilden, wenn eine Betätigung ohne eingelegte Ampulle erfolgt. Befindet sich eine Ampulle in dem Injektor, so kann sich der Kolben nicht so weit nach unten bewegen.

Die Vorrichtung zum Vorschieben des Kolbens 40 weist eine Mutter 60, eine Spindel 62 und mehrere Kraftfedern 64 auf, die innerhalb des Gehäuses 10 um die Spindel 62 angeordnet sind. Das untere Ende der Spindel 62 ist zugespitzt und legt sich in eine

kegelförmige Vertiefung in dem Stirnende des Nockentreibers 52. Bei seiner Abwärtsbewegung drückt der Nockentreiber 52 die Nocken 47 in den radialen Führungsschlitzen 48 und 49 nach außen. Da der Nockenträger 43 von dem Pfosten 90 getragen wird und sich im Gehäuse nicht nach oben bewegen kann, bewegt sich der Kolbenkopf 41 von dem Nockenträger 43 weg, wenn sich die Nocken 47 nach außen bewegen, so daß sich der Kolben 40 nach unten schiebt und die Kraft von der Spindel 62 durch die Nokken 47 auf den Ampullenverschlußstopfen 33 überträgt. Durch die auf den Kolben 40 übertragende Kraft wird Flüssigkeit 32 mit hohem Druck aus der Ampulle ausgespritzt. Die Größe der auf den Kolben 40 ausgeübten Kraft kann dadurch erhöht oder gesenkt

werden, daß der Winkel 59 der Nocken 47, wie erwähnt, geändert wird, um dadurch das mechanische Hebelübertragungsverhältnis oder den Wirkungsgrad zu ändern.

Unter dieser Kraft schiebt sich der Kolben 40 um eine Strecke vor, die durch das mechanische Hebelübertragungsverhältnis der Keile bestimmt wird. Wenn beispielsweise das Hebelübertragungsverhältnis 3:1 beträgt, so ist die Vorschubstrecke gleich einem Drittel der Strecke, die von dem Nockentreiber 52 zurückgelegt wird. Wenn die Keile völlig in ihre

Führungsschlitze 48 und 49 eingeschoben sind, legt sich der Flansch 66 der Mutter 60 an die Oberfläche 51 des Nockenträgers 43, und der Kolbenaufbau bewegt sich als ein gemeinsamer Bauteil, um die übrige Flüssigkeit.aus der Ampulle 31 mit einem verminderten Druck auszustoßen. An dem Zeitpunkt, an dem die Mutter die Oberfläche 51 berührt, nehmen die Teile die in Fig. 2 dargestellten Relativstellungen ein. Die Rückstellung erfolgt wie bei dem üblichen Injektor. Die Spindel wird zur Verriegelung in Gegenzeigerrichtung gedreht und wird dann in Zeigerrichtung gedreht, um die Federn zusammenzudrücken. Die Ampulle wird ausgewechselt, worauf der Injektor für eine neue Injektion bereit ist.

Eine abgeänderte Ausführung der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Die drei dreieckigen flachseitigen Nocken oder Keile 47 sind gegen drei Kugeln oder kugelförmige Körper 69 ausgetauscht worden, die in die Schlitze 48 a und 49 α eingreifen. Abgesehen von diesem Austausch ist die Ausführung des Kolbenaufbaues in beiden Ausführungen die gleiche. Die Kugeln sind sogroß, daß sie in die Mittelöffnung 50 des Nockenträgers eingreifen und an den Keilflächen 54 α des Nockentreibers 52 anliegen. Die Kugeln 69 rollen und/oder gleiten längs der Schlitze 49 α und 48 α in dem Nockenträger 43 bzw. dem Kolbenkopf 41 nach oben, wenn sich der Nockentreiber 52 nach unten bewegt. Die Arbeitsweise dieses Aufbaues entspricht der Arbeitsweise der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführung.

Eine weitere Abänderung der Erfindung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt, bei der die Vorrichtung an Stelle der Keile oder Nocken aus einer Reihe von sektorartigen Hebeln besteht. Die Kraft wird von der Spindel 62 auf den Kolben 100 über fünf sektorartige Hebel 104 übertragen, die zusammen eine Scheibe bilden. Der Kolben 100 (Fig. 4) hat einen einstückigen scheibenähnlichen Kopf 102, der in der Dosierhaube 12 des Injektors in Längsrichtung gleitet. Die in Draufsicht sektorartigen Hebel 104 sind im Querschnitt bogenförmig, wie Fig. 4 zeigt. Die Hebel sind so angeordnet, daß die bogenförmigen Außenabschnitte 105 der Hebel an der Innenwand der Dosierungshaube 12 anliegen und in diese Dosierungshaube passen. Die bogenförmige Unterfläche 109 jedes Hebels kann sich an die ebene obere Fläche 101 des Kolbenkopfes 102 anlegen. Die Außenenden 110 der Hebel 104 liegen an den unteren Enden von als Anschläge dienenden Gehäusepfosten 90 α an. Die zugespitzten Innenenden 108 der Hebel 104 liegen an dem Stirnende der Spindeln 62 a an. Wenn die Innenabschnitte 108 sich in gehobener Stellung befinden, bei der der Kolben 100 zurückgezogen ist (Fig. 4 und 5), dann sind die Seitenkanten 107 der Hebel 104 etwas voneinander getrennt, wobei der Trennungsabstand zum Umfang oder zur bogenförmigen Umfangskante 105 abnimmt. Die Zahl der Hebel 104 ist nicht wesentlich, es kann vielmehr jede beliebige Zahl gewählt werden.

Beim Arbeiten trifft die nach unten sich bewegende Spindel 62 auf die Innenenden 108 der Hebel 104, so daß die Hebel 104 radial zum Mittelpunkt des Kolbenkopfes schwingen, um den Kolben 100 nach unten zu stoßen, und zwar mit einer verstärkten Kraft, die von dem von den Hebeln gegebenen Hebelübersetzungsverhältnis abhängt. Infolge der Bogenform der unterenTragfläche 109 jedes Hebels 104 verschiebt sich der Stützpunkt des Hebels allmählich von dem Außenende 110 radial nach innen. Eine Aufwärtsbewegung der Außenenden wird von den Pfosten 90a verhindert. Wenn die Innenenden 108 der Hebel 104 gegen die Oberfläche 101 bis zu der Stelle gedrückt sind, an der sich der Vorsprung oder Flansch 66 der Mutter 60 an die Hebel anlegt, schieben sich Kolben und Hebel als ein gemeinsamer Bauteil zusammen vor. Wenn die Kraft von der Spindel 62 auf den Kolben 100 über die Hebel 104 ausgeübt wird, ist der Druck, mit dem die Flüssigkeit aus der Ampulle ausgespritzt wird, verhältnismäßig hoch. Haben sich die Hebel so weit zusammengelegt, daß die Mutter 60 an der oberen Fläche der Hebel 104 anlegt, so wird die Kraft unmittelbar, d. h. ohne Hebelübertragungsverhältnis, auf den Kolben 100 übertragen, und der Druck wird entsprechend vermindert.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß verschiedene Änderungen in dem die Kraft vervielfachenden Kolbenaufbau vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist also nicht auf die besondere dargestellte Ausführung begrenzt, sondern kann im Rahmen der Patentansprüche geändert werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Injektionsspritze nach Patent 867 594, gekennzeichnet durch mehrere radial auf Abstand stehende Druckkörper (47, 69,104) mit Schrägflächen, die zwischen der Antriebsvorrichtung (62) und dem Kolben (40; 100) eingeschaltet sind und die den auf den Kolben zur Einwirkung gebrachten Druck im ersten Teil des Kolbenhubes vergrößern.

2. Injektionsspritze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkörper aus bogenförmigen, schwingbaren Hebeln (104) bestehen, deren Außenenden am Kolbenkopf (100,102) anliegen und gegen Längsbewegung gehalten werden, während die Innenenden von der Antriebsvorrichtung (62) betätigt werden, die sich zuerst an die Hebel (104) anlegt, um den Kolben (100, 102) durch die Schwingbewegung dieser Hebel (104) mit verstärktem Druck zu bewegen, und die sich dann an die gedrückten Hebel (104) in einer außerhalb dieser Innenenden liegenden Fläche anlegt, um den Kolben (100, 102) und die Hebel (104) als einen gemeinsamen Bauteil mit üblichem Druck vorzuschieben.

3. Injektionsspritze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper aus Keilen (47) besteht, die radial in Ausnehmungen (42) eines innerhalb des Gehäuses gleitenden Keilträgers (43) gleiten und sich auf dem Kolbenkopf (40, 41) abstützen, daß ein Keiltreiber (52) in der Mittelöffnung (50) des Keilträgers (43) und der Bohrung (55) des Kolbens (40, 41) gleitbar gelagert ist und daß eine Antriebsvorrichtung mit dem Keiltreiber (52) und den Keilen (47) nacheinander in Eingriff kommt, um den Kolben (40, 41) unter der Wirkung der Keile mit verstärktem Druck zu bewegen sowie den Kolben (40, 41) und den Keilträger (43) als gemeinschaftlichen Bauteil mit üblichem Druck vorzuschieben.

4. Injektionsspritze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkörper aus Kugeln (69) bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 867 594.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 648/24 11.60