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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung bezieht auf eine
medizinische Vorrichtung und insbesondere auf eine zurückziehbare
Spritze, die sich für
die Massenproduktion eignet, und einen Aufbau mit einer geringen
Auslösekraft
und einem hohen Auspreßdruck,
der nach einmaligem Gebrauch nicht wiederverwendet werden kann.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein Hauptgrund für die Verbreitung von AIDS in
der allgemeinen Bevölkerung
sind die IV-Drogenkonsumenten, die sich hypodermische Spritzen teilen
und wiederverwenden, um Drogen zu injizieren. Die Infektion kann
sich von AIDS-Patienten in Krankenhäusern und Gesundheitseinrichtungen
durch versehentliche Nadelstiche mit Nadeln ausbreiten, die bei
infizierten Patienten verwendet wurden. Gebrauchte Spritzen mit
hervorstehenden Nadeln stellen ein Risiko für das medizinische Personal
und die Reinigungskräfte
sowie andere Beteiligte in der Entsorgungskette dar.
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Die Schwere der Bedrohung durch AIDS
und die Tastsache, daß der
Hauptträger
der Ausbreitung der gefürchteten
Krankheit darin besteht, daß Spritzen
durch IV-Drogenkonsumenten
wiederverwendet werden, hat zu intensiven Aktivitäten geführt, die praktikabelste,
zuverlässigste,
einfach zusammensetzbare, durch Massenproduktion herstellbare Spritze
zu entwickeln.
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Es gibt zahlreiche Spritzen unterschiedlicher Konstruktionen,
die über
Nadeln verfügen,
die sich am Ende eines Injektionszyklus zurückziehen. Die meisten von ihnen
gelangten nie zur Marktreife, da sie unterschiedliche Nachteile
haben. In erster Linie gibt es bei den bekannten Nachteilen des
Standes der Technik die Probleme der Komplexität, der Zuverlässigkeit,
der Kosten und der Einfachheit der Handhabung. Die am häufigsten
verwendeten Spritzen sind 1 cc und 3 cc Spritzen, die in einer Auflage
von Millionen pro Tag durch Massenherstellung produziert werden
müssen.
Die Kosten stellen einen bedeutenden Faktor sowohl bei der Herstellung
der Teile als auch dem Zusammenbau der Vorrichtung dar. Die Hochgeschwindigkeitsproduktion
verlangt nach Formen mit mindestens 64 Hohlräumen, um die Zeit des Einheitenzyklus'
zu verringern. Daher können Spritzgußkonstruktionen
innerhalb des Zylinders, die kollabierende Kernstifte erfordern,
wie sie vielfach im Stand der Technik beschrieben sind, kaum bei
konkurrenzfähigen
Kosten hergestellt werden.
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Eines der Probleme bei zurückziehbaren Spritzen
nach dem Stand der Technik besteht in der Gesamtzahl und der Komplexität von Teilen
die ausgebildet und zusammengesetzt werden müssen. Andere Probleme des Standes
der Technik bestehen in der Abhängigkeit
vom Biegen oder Brechen von Innenbauteilen durch den Kolben, um
den Rückziehmechanismus
freizugeben, und in der Verwendung einer Membran am Ende des Kolbens,
die mit einem Nadelhalteelement und einer Feder durchstoßen werden
muß. Die
Konstruktionen führen
zu bedeutenden Problemen bei der Qualitätskontrolle und beim Zusammenbau.
Kleine abgebrochene Stücke können ein
Risiko des Hängenbleibens
darstellen. Oft werden Haken verwendet, um die Rückziehmechanismen lösbar zu
befestigen. Haken führen
zu Problemen beim Halten und Steuern, können das Zurückbleiben
von Luftblasen beim Befüllen
verursachen und auf unerwünschte
Weise temperaturempfindlich sein.
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Beim Stand der Technik gibt es häufig einen zweiteiligen
Zylinder, um das Anbringen einer Rückziehvorrichtung in der Verlängerung
zu ermöglichen. Dadurch
ist mindestens ein zusätzliches
Bauteil und ein Montageschritt erforderlich. Es ist weiterhin notwendig
die spitze Injektionsnadel dann oft durch eine kleine Öffnung zu
stecken, während
eine Feder zusammengedrückt
wird, bevor die beiden Teile zusammengesetzt werden können. Die
kleinen Nadeln werden in Gestalt eines Rohrwickels hergestellt und
weichen deutlich von einem geraden Verlauf ab, nachdem sie auf Länge geschnitten
worden sind. Dies führt
zu schwierigen Problemen beim Zusammenbau, wenn die Nadel durch
eine kleine Öffnung
gesteckt werden muß.
Die extrem scharfe Spitze fängt sich
am Rand eines Loches und verursacht ein Stocken des Produktionsablaufes.
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Der geringe Teil des Standes der
Technik, bei dem der von vorne angebrachte Rückziehmechanismus bei einem
einstückigen
Zylinder mit einem eingesteckten hohlen Kolben verwendet wird, Tsao US-Patent
No. 5.048.018, weist unter anderem keinen verringerten Zylinderbereich
auf, um einen übermäßigen Auspreßdruck zu
verhindern, verwendet Eingreifflansche, um sämtliche Rückziehteile zu befestigen,
erfordert eine gleichzeitige Zerstörung der Innenbauteile und
Flansche, um ein Lösen
zu bewirken, was zu einem übermäßigen Kraftaufwand
führt, der
zum Zurückziehen
erforderlich ist, und erfordert aufgrund eines abgeschlossenen Zylinders
Entlüftungslöcher.
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US-A-5.385.551 beschreibt eine nicht
wiederverwendbare zurückziehbare
Spritze mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Es ist eine
nicht wiederverwendbare Spritze beschrieben, bei der der Kolben
durch die Rückseite
eines Spritzenkörpers
eingefügt
ist und ein Rückziehmechanismus
durch ein vorderes Ende des Spritzenkörpers eingefügt ist.
Das obere Ende des Rückziehmechanismus
dichtet einen nach unten gewandten Anschlag im Spritzenkörper ab,
und das untere Ende des Rückziehmechanismus
sitzt auf einem Verschlußelement,
daß entweder
in die Bodenöffnung
des Spritzenkörpers
geschraubt oder in dieser durch Ultraschallschweißen befestigt
wird, nachdem der Rückziehmechanismus
eingefügt
und die Rückziehfeder
zusammengedrückt
wurde. Der Rückziehmechanismus
wird aktiviert, indem das untere Ende des Kolbenkörpers mit
einem Halteelement in Berührung gebracht
wird, das durch Reibung mit dem Kopf des Nadelhalters in Eingriff
steht, wodurch bewirkt wird, daß sich
das Halteelement vom Kopf des Nadelhalters löst. Praktisch gleichzeitig
berührt
ein Anschlag am unteren Ende des Kolbens das obere Ende des Nadelhalters
und wird nach oben in einen Aufnahmehohlraum im Kolben gelöst. Sobald
der Anschlag und das Halteelement durch eine nach oben wirkende Kraft,
die auf den Nadelhalter durch die zusammengedrückte Feder wirkt, übermäßig gedrückt werden, werden
der Anschlag, der Nadelhalter und die Feder nach oben in den Aufnahmehohlraum
im Kolben gedrückt.
Die Oberseite des Kolbengriffes verfügt über eine separate Endkappe,
die am andernfalls offenen Ende des Kolbens vorzugsweise durch ein
Zweipositions-Verriegelungssystem mechanisch verriegelt ist.
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Mit dem Stand der Technik wurde keine
zurückziehbare,
nicht wiederverwendbare Spritze für die Massenproduktion und
ein Aufbau hergestellt, der einfach, zuverlässig, kostengünstig, einfach
zu benutzen und zurückzuziehen
ist, wie eine herkömmliche
Spritze aussieht, über
wenige Teile verfügt,
die einfach herzustellen und zusammenzusetzen sind, der nicht temperaturempfindlich
ist, und bei dem nicht die Gefahr eines verfrühten Zurückziehens besteht.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine nicht wiederverwendbare Spritze sowie ein Verfahren
zum Zusammensetzen derselben anzugeben, wodurch eine Herstellung
und ein Zusammensetzen bei geringeren Kosten möglich ist.
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Dieses Ziel wird durch die Merkmale
der Ansprüche
1 und 28 im Bezug auf eine nicht wiederverwendbare Spritze bzw.
ein Verfahren zum Zusammensetzen derselben erreicht.
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Vorteilhaft haben die Bauteile einen
kreisförmigen
Querschnitt.
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Eine nach außen gewandte Oberfläche am kreisförmigen Kopf
des Nadelhalters hat einen geringfügig größeren Durchmesser als die nach
innen gewandte Oberfläche
in der Wand am engsten Abschnitt, wo die Verlängerung beginnt. Der Nadelhalter
ist somit durch Ringspannungen in Position geklemmt, die im Außenkörper wirken,
und wird durch eine Reibungshaltekraft in Position gehalten. Der
Nadelhalter wird in Abhängigkeit
des Niederdrückens des
Kolbens in eine Rückziehposition
gelöst.
Das Zurückziehen
erfolgt in Abhängigkeit
einer Daumenkraft auf dem Kolben, wenn ein Teil des Kolbens, der
in die Überganszone
eindringt, wenigstens einen Teil der nach innen und außen gewandten
zusammenwirkenden Oberflächen
trennt, wodurch die Haltekraft auf den Nadelhalter auf eine Größe verringert
wird, die geringer ist als eine Rückziehkraft auf den Nadelhalter,
die durch die Feder erzeugt wird, wodurch der Nadelhalter in den
Hohlraum um eine Distanz gezogen wird, die ausreichend ist, um eine
Injektionsnadel, die am Nadelhalter angebracht ist, in den Außenkörper zurückzuziehen.
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Bei einer Ausführungsform ist der Kopf des Nadelhalters
ein zweiteiliger Kopf, der einen Innenkopf enthält, der von einem trennbaren
Halteelement umgeben ist, wobei die Außenfläche des Halteelementes die
nach außen
gewandte Oberfläche
ist, die mit der nach innen gewandten Oberfläche in der Wand zusammenwirkt,
um den Nadelhalter in einer nicht zurückgezogenen Position am engsten
Teil der Übergangszone
zurückzuhalten,
wo die Verlängerung
beginnt. Das Halteelement ist ein Ringelement, das mit dem Innenkopf
entlang einer Gleitgrenzfläche,
die in Rückziehrichtung
verläuft,
durch eine Reibungskraft gekoppelt ist, die die Rückziehkraft überschreitet,
die durch die Feder erzeugt wird. Die Vorderseite des Nadelhalters
ist im Verlängerungsabschnitt
gegen eine Vorwärtsbewegung
gesichert. Der Kolbenkopf ist derart beschaffen, daß er durch
den engsten Bereich verläuft
und gegen das Halteelement drückt,
ohne ebenfalls gegen den Kopf des Nadelhalters zu drücken. Eine
alternaive Konstruktion des zweiteiligen Nadelhalters enthält ein trennbares Halteelement,
das an den Innenkopf des Nadelhalters vorzugsweise entlang eines
sehr kleinen Steges oder einer Brücke zwischen den zueinander
passenden Oberflächen
angeheftet ist, und den zweiteiligen Kopf zusammenhält, bis
die Brücke
durch die Bewegung des Kolbens zerbrochen wird, nachdem eine Injektion
stattgefunden hat.
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Die Vorderseite des Kolben verfügt über eine Öffnung für einen
Anschlag, der darin durch eine wechselseitige Passung gleitend aufgenommen
ist. Der Anschlag ist in die Öffnung
durch wechselseitige Passung entlang einer Gleitfläche eingepaßt, die
in der Rückziehrichtung
ausgerichtet ist. Der Anschlag wird zum Großteil oder vollständig durch
den Kontakt mit dem Rückziehmechanismus
am Ende eines Injekzionszyklus' durch fortwährendes Niederdrücken des
Kolbens von einer ersten Position am Ende des Injektionszyklus'
in eine zweiten Position gelöst,
in der die Spitze des Kolbens den Haltering berührt. Dadurch wird eine Anwachsen
der Kraft auf den Kolben verhindert, die erforderlich ist, um den
Anschlag von der Öffnung
zu lösen,
und einer Kraft, die benötigt wird,
um das Halteelement vom Kopf des Nadelhalters und der äußeren Körperwand
zu lösen.
Bei einem weiteren Niederdrücken
des Kolbens von der zweiten Position in die Rückziehposition, wird die Reibungshaltekraft
auf den Nadelhalter verringert, bis die Rückziehkraft, die durch die
Feder erzeugt wird, die verbleibende Halterkraft überschreitet
und der Nadelhalter sowie die Nadel, die mit diesem verbunden ist,
in den Hohlraum gezogen werden, der den gelösten Anschlag zusammen mit
diesen aufnimmt. Das Lösen
des Anschlages und des Halteelementes allein machen die Spritze
nicht wiederverwendbar. Der Kolben kann nach dem Zurückziehen nicht
entfernt werden, da die greifbare Endkappe in eine Öffnung am
Ende des Zylinders eintritt, wenn der Kolben in die Rückziehposition
niedergedrückt wird,
um eine Wiederverwendung nach dem Zurückziehen zu verhindern.
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Die Spritze hat einen hohen Auspreßdruck und
eine geringe Kolbendaumenkraft, die erforderlich ist, um ein Zurückziehen
zu bewirken. Der Auspreßdruck
ist der Fluiddruck, der auf den Anschlag und den Haltering während einer
tatsächlichen
Injektion wirkt. Ein hoher Auspreßdruckwiderstand wird erreicht,
da der Haltering im engsten Teil des Zylinders angebracht ist, wo
die Verlängerung
beginnt, wodurch die Größe der Fläche, die
dem Fluiddruck ausgesetzt ist, deutlich verringert wird. Der kleinere
Haltering gestattet die Verwendung eines kleinen Nadelhalters, so
daß die Öffnung im
Kolben und der Anschlag nur ein Bruchteil der Querschnittsfläche der Fluidkammer
unter dem Kolbenkopf haben können. Das
Verhältnis
der größten Querschnittsfläche der variablen
Kammer zu der des lösbaren
Anschlages oder des Ringelementes ist so gewählt, daß die maximal zu erwartende
Daumenkraft auf den Kolben während
einer Injektion einen maximalen Druck in der Kammer erzeugt, wodurch
eine Auspreßkraft
auf den Anschlag und das Halteelement entsteht, die etwas geringer
ist als die Größe der Lösekraft,
die erforderlich ist, um den Anschlag und das Halteelement während des
Zurückziehens
zu lösen.
Dieses Verhältnis
sollte wenigstens zwei zu eins oder vorzugsweise drei zu eins oder
mehr betragen, um sicherzustellen, daß ein verfrühtes Auspressen des Anschlages
oder des Halterings verhindert wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
wird die geringste Zahl einfach hergestellter separater Bauteile
bei einer zurückziehbaren
Spritze verwendet. Diese Ausführungsform
verfügt über einen ähnlichen
Anschlag im Kopf des Kolbens und eine ähnliche Kombination aus Nadelhalter
und Feder mit zusammenpassenden nach innen gewandten und nach außen gewandten
ineinandergreifenden Oberflächen am
engsten Teil eines Übergangsbereiches,
wo die Verlängerung
beginnt. Bei dieser Ausführungsform gibt
es keinen Haltering, der um den Kopf des Nadelhalters verläuft. Anstelle
dessen ist eine kleine Schräge
am Übergangsbereich
oder benachbart zum Übergangsbereich
vorgesehen, wobei der Kopf das Kolbens den Zylinder sanft nach außen spreizt,
während
der Anschlag gelöst
wird, wodurch die Klemm- oder Reibungskraft auf den Kopf des Nadelhalters verringert
wird, die durch die Wand des Außenkörpers erzeugt
wird. Die Haltekraft wird dadurch unter die Rückziehkraft verringert, die
durch die zusammengedrückte
Feder erzeugt wird, und der Nadelhalter wird in den Hohlraum des
Kolbens ausgestoßen, der
den gelösten
Anschlag zusammen mit diesem aufnimmt.
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Die Herstellung und der Zusammenbau
wird durch die Tatsache vereinfacht, daß der Kolben und der Außenkörper mit
einem nicht kollabierenden Kernwerkzeug gegossen werden können, das
von der Rückseite
herausgezogen werden kann. Die Bauteile haben eine einfache Form
und keine Haken und Teile mit hinterschnittenen Winkeln, die die
Technologie eines kollabierenden Kernstiftes erforderlich machen.
Der Außenkörper kann
in einem Stück
hergestellt und von der Rückseite
montiert werden. Der enge Verlängerungsteil
bietet keinen seitlichen Zwischenraum, der ein Schlagen der Feder
und ein Verklemmen verursacht, wenn die Rückziehanordnung vorwärts in den
Außenkörper bewegt
wird. Tatsächlich
wirkt die Verlängerung
als Führung,
um die Bauteile in die geeignete Position mit einem sanften Hub zu
leiten.
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Die Nadel muß nicht installiert werden,
bevor der Rückziehmechanismus
an der richtige Stelle plaziert wird, da sie bereits von der Vorderseite
installiert war, nachdem der Nadelhalter gleitend in der Verlängerung
aufgenommen worden ist. Deutliche Änderungen der Haltekraft auf
den Nadelhalter und der Lösekraft
auf den Anschlag infolge leichter Toleranzen der zueinander passenden
Bauteile werden vermieden, da die Längswand des Außenkörpers eine
gewisse Flexibilität
hat. Die Wand kann leicht nach außen gespreizt werden, und der
Anschlag sowie der Kopf des Nadelhalters können sich in radialer Richtung
leicht zusammendrücken
und in Längsrichtung leicht
dehnen, um deutliche Änderungen
der Haltekraft zu vermeiden, die durch geringfügige Abweichungen von den tatsächlichen
Durchmessern verursacht werden. Eine gleichbleibende Größe der Rückziehkraft
ist dadurch gewährleistet
und die Wirtschaftlichkeit sichergestellt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Querschnitt entlang der zentralen Achse einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, wobei sich der Kolben in einer ersten Position am
Ende eines Injektionszyklus befindet;
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2 ist
die Spritze aus 1, wobei
der Kolben zusätzlich
gedrückt
ist, um den Anschlag in der zweiten Position des Kolbens zu lösen, wobei
die Spitze des Kolbens bereit ist, den Rückziehmechanismus zu betätigen;
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3 ist
die Spritze von 1, bei
der der Kolben weiter in eine Rückziehposition
niedergedrückt
wurde, das Zurückziehen
erfolgt ist und die Kappe an der Hinterseite des Kolbens eng in
einer Öffnung
an der Hinterseite des Außenkörpers aufgenommen
ist;
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4A ist
ein Teilquerschnitt an der zentralen Achse einer alternativen manipulationssichere Öffnung in
der Rückseite
des Außenkörpers vor
dem Zurückziehen;
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4B ist
der Aufbau von 4A mit
dem Kolben in der zurückgezogenen
Position, aufgenommen in einer Öffnung
an der Rückseite
des Außenkörpers; 5 ist ein Querschnitt entlang
der zentralen Achse eines vereinfachten Spritzenaufbaus ohne Halteelement
um den Nadelhalter, der durch Trennung der Reibungsflächen gelöst ist,
dargestellt mit der Kolbenposition, die das Ende einen Injektionszyklus'
darstellt;
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6 ist
der Spritzenaufbau von 5,
bei dem der Kolben weiter niedergedrückt ist, um den Anschlag zu
lösen und
das Lösen
der Reibungsflächen
unmittelbar von der Zurückziehen
zu beginnen;
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7 ist
der Spritzenaufbau von 6,
wobei der Kolben über
die Position von 6 hinaus
in die Rückziehposition
niedergedrückt
ist, wobei das Zurückziehen
erfolgt ist und die Kappe in der Öffnung auf der Rückseite
des hohlen Außenkörpers gesichert
ist;
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8 ist
eine schematische weggeschnittene Längsansicht durch das Zentrum
des zweiteiligen Kopfes, die darstellt, wie das Anheften erfolgen
kann, um den Haltering gleichzeitig abzudichten und an der richtigen
Stelle am Nadelhalter zu halten.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In der folgenden Beschreibung sind ähnliche Bauteile
mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Bauteile mit einem tiefergestellten
Buchstaben stellen eine untergeordnete Abwandlung eines Bauteils
mit demselben Bezugzeichen dar. Die Zeichnungen sind deutlich vergrößert, um
die Details der Erfindung zu zeigen, geben jedoch im allgemeinen
den wahren Maßstab
wieder, der betrachtet wird. Die dargestellten Bauteile sind vorzugsweise
kreisförmig und
symmetrisch, wie dies bei Spritzen üblich ist. Die Zeichnungen
stellen einen Spritzenaufbau dar, der eine Fluidkapazität von 1
cc bis 3 cc hat.
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1 zeigt
den Aufbau der ersten Ausführungsform,
der allgemein mit Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist.
Die Spritze 10 hat einen einteiligen hohlen Außenkörper 12.
Der Körper 12 hat
eine in Längsrichtung
verlaufende Wand, die einen länglichen
Zylinder 14 und eine Verlängerung 16 enthält, wobei
ein Übergangsbereich 18 den
Zylinder und die Verlängerung
verbindet. Ein von der Vorderseite angebrachter Rückziehmechanismus,
der in der Verlängerung
befestigt ist, ist allgemein mit Bezugszeichen 20 gekennzeichnet.
Er enthält
die Kombination aus einem länglichen
Nadelhalter 22 und einer Feder 24. Der Nadelhalter
hat einen länglichen
Körper
mit einem Nadelhalteabschnitt 26 auf der Vorderseite zum Halten
einer Nadel 28 und einen Kopf 30 auf der Rückseite.
Der Kopf 30 kann aus einem zweiteiligen Kopf, wie in 1 bis 3 oder einem einteiligen Kopf, wie in 5 bis 7 bestehen. Der Nadelhalter wird durch
Niederdrücken
eines Kolbens gelöst,
der beschrieben werden wird.
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Ein Kolben, der allgemein mit Bezugszeichen 32 gekennzeichnet
ist, ist zum Gebrauch teilweise im Zylinder 14 angeordnet.
Der Kolben hat einen Kopf und eine Dichtung, die allgemein mit Bezugszeichen 34 gekennzeichnet
sind und mit dem Inneren des Zylinders 14 des Außenkörpers 12 in
einem dichtenden Gleitkontakt stehen. Der Kolben verfügt über ein
herkömmliches
Dichtungselement 36 und einem darin ausgebildeten Rückziehhohlraum 38.
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Der Kopf 34 weist einen
Spitzenabschnitt 40 auf, der eine Öffnung in den Rückziehhohlraum 38 ausbildet.
Ein federnder lösbarer
Anschlag 42 ist dichtend in der Öffnung 41 angebracht,
wobei sich ein vorderer Abschnitt desselben über die Spitze 40 hinaus
erstreckt. Der Kopfteil 34 und der hintere Teil des Anschlages 42 haben
zusammenwirkende Bünde 44 bzw. 46,
die die Öffnung 41 abdichten.
Der Kolben 32 verfügt über eine
Endkappe 48 zum Niederdrücken des Kolbens mit dem Daumen.
Die Endkappe 48 weist eine zentrale Öffnung auf, die durch Preßpassung
einen Stopfen 50 dauerhaft aufnimmt, um den Rückziehhohlraum 38 am
hinteren Ende zu verschließen.
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Mehrere in Längsrichtung verlaufende Rillen 52 führen den
Kolben 32 gleitend im Zylinder 14. Bei der Ausführungsform
von 1 verfügt der Außenkörper 12 über einen
Schaft 54, der sich hinter den Fingergriffen 56 erstreckt
und eine Öffnung 58 hat, die
den Außenumfang 60 der
Kappe 48 eng aufnimmt, wenn der Kolben in die zurückgezogene
Position niedergedrückt
wird. Eine alternative Anordnung ist in 4A und 4B dargestellt,
bei der der Zylinder 14, sofern erforderlich, derart in
Längsrichtung verlängert ist,
daß die
Endkappe 48 eng in eine Öffnung auf der Rückseite
des Zylinders passen, wo sich die Fingergriffe befinden. 4B zeigt die manipulationssichere
Position, bei der sich der Kolben in der zurückgezogenen Position befindet.
Es wird darauf hingewiesen, daß in
Abhängigkeit
der Beziehung zwischen dem Innendurchmesser des Zylinders und dem
Durchmesser der Endkappe die Endkappe anstelle dessen genau innerhalb
der Öffnung
auf der Rückseite
des Zylinders aufgenommen werden könnte. Unabhängig davon, wie die Endkappe
an der Rückseite
des Außenkörpers und
der Zylinder ausgebildet sind, kann der Kolben nicht länger gegriffen werden,
nachdem das Zurückziehen
erfolgt ist, da die Endkappe 48 in eine Öffnung gepreßt wurde.
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Die Wand des Außenkörpers 12 und der Kopf 30 des
Nadelhalters haben zueinander passende, zusammenwirkende glatte
Oberflächen,
die den Nadelhalter 22 in der Position halten, die in 1 dargestellt ist, wobei
die Feder 24 zusammengedrückt ist. Die Verlängerung 16 hat
im Bezug auf den Zylinder einen geringeren Durchmesser. Der Außenkörper verfügt über einen
engsten Teil, wo der Kopf 30 des Nadelhalters 22 in
Eingriff steht und gehalten wird. Der Außenkörper hat eine nach innen gewandte Oberfläche 62 am
engsten Teil des Übergangsbereiches,
wo die Verlängerung 16 beginnt.
In ähnlicher Weise
hat der Kopf 30 eine nach außen gewandte Oberfläche 64,
die derart beschaffen ist, daß sie
mit der nach innen gewandten Oberfläche 62 zusammenwirkt,
um eine Haltekraft auf den Nadelhalter 22 auszuüben, wenn
der Rückziehmechanismus
von der Rückseite
her in der Verlängerung
installiert wird. Die Paßflächen 62, 64 bilden
eine Gleitberührungsfläche, die
in der Rückziehrichtung
verläuft
und die Verlängerung 16 abdichten.
Die Paßflächen 62, 64 sind
vorzugsweise Reibungsflächen,
die eine Gleitberührungspassung
haben, um eine Reibungshaltekraft auszuüben, die den Nadelhalter 22 durch
Reibung zwischen den Paßteilen
in Position hält.
Es wird bei der Erfindung in Betracht gezogen, daß bei einer oder
mehreren der zusammenwirkenden Berührungsflächen eine Beschichtung oder
ein Klebstoff verwendet werden könnte,
der zerbrochen oder gelöst
wird, wen die Paßflächen oder
Bünde getrennt oder
relativ zueinander bewegt werden.
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Der Kopf 30 bildet eine
untere Grenze für eine
variable Fluidkammer 68 unter dem Kopf 34. Der Nadelhalter 22 hat
einen Fluidleitungsweg 70, der mit der Fluidkammer 68 und
der Nadel 28 in Verbindung steht. Der Nadelhalter 22 hat
einen Kopf 72 kleineren Durchmessers, der Bestandteil des
Kopfes 30 ist. Das Halteelement 66 ist mit dem
Innenkopf 72 entlang einer Gleitfläche 74 gekoppelt,
die in der Rückziehrichtung
verläuft.
Das Halteelement 66 ist mit dem Innenkopf 72 durch
eine Haltekraft verbunden, die größer ist als eine Rückziehkraft,
die auf die Unterseite des Innenkopfes 72 durch das Ende
der zusammengedrückten
Feder 24 wirkt. Ein Abschnitt 27 eines verringerten
Durchmessers des Nadelhalters 22 ragt durch eine Öffnung auf
der Vorderseite 76 der Nase.
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Das Halteelement 66 kann
als runder Ring wahrgenommen werden, der den runden Innenkopf 72 umgibt.
Der Ort des Halteelementes 66 am engsten Teil des Übergangsbereiches,
wo die Verlängerung
beginnt und der relativ kleine Bereich der dem Druckfluid in der
Kammer 68 ausgesetzt ist, führt zu einem hohen Aus preßdruck.
Da der vordere Teil 26 des Nadelhalters im vorderen Teil 76 der
Nase 16 angebracht ist, wird es kein Druck dem Nadelhalter 22 oder
der Nadel 28 gestatten, sich nach vorne zu bewegen. Der
Auspreßdruck
kann als der Druck in der Kammer 68 definiert werden, der
auf den freiliegenden Bereich des Halteelementes 66 wirkt,
um eine Kraft zu erzeugen, die groß genug ist, um die Haltekraft
derart zu überwinden,
daß das
Halteelement 66 durch eine Vorwärtsbewegung "herausgepreßt" wird und
den Nadelhalter 22 zu früh löst.
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Einige Benutzer haben starke Hände und können im äußersten
Notfall in der Lage sein, eine Kraft von etwa 66,7 bis 81,1 N (15
bis 18 Pfund) auf den Kolben während
eine Injektion auszuüben.
Es wird als beinahe unmöglich
angesehen, daß jemand eine
Kraft von mehr als 81,1 N (18 Pfund) ausübt. Dies kann als maximal zu
erwartende Kraft angesehen werden, die berücksichtigt werden muß, so daß das Ringelement 66 nicht
herausgepreßt
wird, während
eine Injektion erfolgt. Die größte Querschnittsfläche der
variablen Kammer 68 und die Fläche des Halteelementes 66,
die dem Fluiddruck ausgesetzt sind, sind derart gewählt, daß der Auspreßdruck größer ist
als der Maximaldruck in der Kammer 68, der infolge der
maximal zu erwartenden Daumenkraft, die auf die Kappe 48 während einer
Injektion wirkt, zu erwarten ist. Dieses Verhältnis beträgt vorzugsweise etwa zwei zu
eins und insbesondere drei zu eins oder mehr, so daß die Haltekraft,
die den Rückziehmechanismus
an der richtigen Stelle hält,
auf einem angenehm geringen Wert gehalten werden kann, während der
Auspreßdruck
hoch bleibt.
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Beim lösbaren Anschlag 42 ist
ein ähnliches Auspreßproblem
zu beobachten. Der vordere und der mittlere Abschnitt des Anschlages 42 sind
von der Öffnung 41 geringfügig zurückgesetzt,
so daß der Fluiddruck
in der Kammer 68 gegen die Querschnittsfläche an den
zusammenwirkenden Bünden 44, 46 geleitet
wird und bewirken könnte,
daß der
Anschlag 42 herausgepreßt wird. Eine Reibungshaltekraft
wird an den Bünden 44, 46 erzeugt,
die als Lösekraft
bezeichnet werden kann und überwunden
werden muß, um
den Anschlag 42 vor dem Zurückziehen zurückzuschieben.
Das Verhältnis
der maximalen Querschnittsfläche über das
Innere der variablen Kammer 68 zur maximalen Querschnittsfläche des
Anschlages 42, der dem Druck in der Kammer 68 ausgesetzt ist,
ist derart gewählt,
daß die
maximal zu erwartende Daumenkraft auf den Kolben 32 während einer
Injektion eine maximale Kraft erzeugt, die geringfügig schwächer ist
als die Größe einer
Lösekraft,
die erforderlich ist, um den Anschlag zu lösen, so daß der Anschlag 42 während einer
Injektion nicht herausgepreßt
wird. Dieses Verhältnis ist
vorzugsweise nicht geringer als zwei zu eins, insbesondere jedoch
drei zu eins oder mehr, wodurch beispielsweise eine Kraft von etwa
80,1 N (18 Pfund) auf den Kolben eine durch Druck erzeugte Kraft
von lediglich 40 bzw. 26,7 N (neun bzw. sechs Pfund) auf den Anschlag
ausüben
würde,
so daß der
Anschlag auf einfache Weise vor dem Zurückziehen am Ende eines Injektionszyklus
gelöst
werden kann, während
einer Injektion jedoch nicht herausgepreßt wird. Der Anschlag wird nach
der Injektion durch eine Daumenkraft gelöst, die durch Bewegung des
Kolbens auf den Anschlag einwirkt.
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Die Bauteile, die für das Zurückziehen
verwendet werden, sind angebracht, um ein Ansteigen der Kraft während der
Rückziehsequenz
zu verhindern. In 1 hat
der Anschlag 42 eine nach vorne gerichtete Erweiterung über die
Spitze 40 hinaus, die es gestattet, daß ein voller Daumendruck auf
den Anschlag einwirkt, bevor ein anderer Teil des Rückziehmechanismus
zum Eingriff kommt. Der Umfang der nach vorne gerichteten Erweiterung über Spitze 40 hinaus
bezieht sich auf die Länge
der Bünde 44, 46, so
das die nach vorne gerichtete Erweiterung des Anschlages 42 vorzugsweise
etwa 80% der im Eingriff befindlichen Bundlänge darstellt. Wenn der Anschlag 42 zurückbewegt
wird, bis die Vorderseite mit der Spitze 40 bündig ist,
wie es in 2 zu sehen
ist, bleiben lediglich etwa 20% des im Eingriff befindlichen Bundes übrig. In 2 ist zu erkennen, daß die Daumenkraft
auf den Kolben 48 ausgeübt
wurde, um den Anschlag 42 teilweise zu lösen, so
daß ein
Spalt 78 erzeugt wird, wobei der übrige im Eingriff befindliche
Bundbereich als Bereich 80 gekennzeichnet ist.
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Da ich davon ausgehe, daß die Größe der Reibungshaltekraft
oder der Lösekraft
in etwa proportional zur Größe der Länge der
Gleitberührungsfläche zwischen
den zusammenwirkenden Bünden 44, 46 ist,
folgt daraus, sofern dynamische Wirkungen ignoriert werden, daß die Größe der verbleibenden
Kraft in dem Maße
abnimmt, in dem die im Eingriff befindliche Gleitberührungsfläche verringert wird.
Genau dies passiert, wenn sich der Anschlag 42 in den Hohlraum 38 aus
der Position in 1 in
die Position in 2 bewegt.
Es wird davon ausgegangen, daß es
geeignet ist die anfängliche
Lösekraft derart
einzustellen, daß etwa
22,2 N (fünf
Pfund) in der Position von 1 zugelassen
werden, die auf eine verbleibende Größe von etwa 4,45 N (ein Pfund) verringert
wird, wenn der Anschlag oder das Stopfenelement 42 die
Position von 2 erreicht.
Es wird an diesem Punkt der Beschreibung darauf hingewiesen, daß der Frontabschnitt
der Spitze 40 vorzugsweise einige in Längsrichtung verlaufende Schlitze oder Öffnungen
aufweist, so daß sich
kein Fluid im trapezförmigen
Bereich der Kammer 68 aufgrund der Berührung zwischen der Spitze 40 und
der oberen Fläche
des Halterings 66 sammelt, wie dies in 2 zu sehen ist.
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Der Nadelhalter 22 und die
Feder 24 können als
Kombination von der Rückseite
des Zylinders her installiert werden, bevor der Kolben angebracht
und lösbar
am engsten Teil des Übergangsbereiches,
wo die Verlängerung
beginnt, durch Gleiteingriff der zusammenwirkenden nach innen und
außen
gewandten Reibungsflächen 62, 64 gehalten
wird, während die
Feder 24 zusammengedrückt
wird. Die Länge
des eingreifenden Bundes 64 und der Umfang des Preßsitzes
ist vorzugsweise derart gestaltet, daß eine Reibungshaltekraft entgegengesetzt
zur Rückziehkraft, die
durch die zusammengedrückte
Feder 24 entsteht, von etwa 22,2 N (fünf Pfund) erzeugt wird, wenngleich
die Feder eine Rückziehkraft
in der Rückziehrichtung
von etwa 2,22 N (0,5 Pfund) erzeugen kann. Bei der Verwendung wird
die Nadel gegen eine Gummidichtung in einer Ampulle gedrückt, weshalb der
Nadelhalter einer resultierenden rückwärtsgerichteten Kraft widerstehen
muß, ohne
während
des Füllvorgangs
gelöst
zu werden. Diese Anforderung und der Auspreßdruck begrenzen die untere
Grenze der Haltekraft auf den Nadelhalter.
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Wendet man sich wieder 2 zu, so ist zu erkennen,
daß ein
weiteres Neiderdrücken
des Kolbens über
die zweite Position in 2 hinaus
das Halteringelement 66 entlang der Gleitberührungsfläche 74,
die durch die Außenfläche des
Innenkopfes 72 gebildet wird, und entlang der nach innen
gewandten Reibungsfläche 62 löst. Wenn
die Größe der verbleibenden
Eingriffsberührungsfläche verringert
wird, wird die Größer der
Kraft, die erforderlich ist, um damit fortzufahren, das Halteelement 66 vom
Nadelhalter 22 zu bewegen, verringert, wobei der kleine
verbleibende Eingriffsbereich 80 zwischen den Bünden 44, 46 des
Kolbens und des Anschlages vorzugsweise bewirkt, daß der Anschlag 42 gelöst wird,
bevor der Nadelhalter 22 freigegeben wird. Wenn die verbleibende
Reibungskraft während
eines fortgesetzten Niederdrückens
des Kolbens kleiner wird als die Rückziehkraft, die durch die
zusammengedrückte Feder 24 erzeugt
wird, wird die Rückziehposition
von 3 erreicht, wodurch
das Zurückziehen
erfolgt.
-
Wenn das Zurückziehen erfolgt, bewegt sich der
Nadelhalter 22 durch die Öffnung 41 in den Hohlraum 38.
Die entspannte Länge
der Feder 24 wird derart gewählt, daß eine Rückwärtsbewegung erzeugt wird, die
ausreicht, um eine Injektionsnadel 26, die im vorderen
Teil 26 vollständig
innerhalb des Außenkörpers 12,
der den gelösten
Anschlag 42 trägt, befestigt
ist, mit ihm zurückzuziehen.
Gleichzeitig tritt die Kappe 48 in die Öffnung 58 des Zylinders
ein, wobei der Umfangsrand 60 eng umschlossen wird, um eine
Wiederverwendung nach dem Zurückziehen
zu vermeiden. Es ist unerheblich, ob sich die Kappe 48 im
Augenblick des Zurückziehens
oder nachdem das Zurückziehen
bereits erfolgt ist in die Öffnung
bewegt, da die Bewegung aufgrund der fortgesetzten Daumenkraft zum
Auslösen
des Zurückziehens
automatisch ist. Eine ausreichende nicht in Engriff stehende Länge der
nach innen gewandten Oberfläche 62 ist
derart beschaffen, daß sich
das Halteelement 66 eine ausreichende Distanz nach unten
bewegen kann, um die Rückziehposition
von 3 zu erreichen.
Nach dem Zurückziehen
bleibt das Halteelement 66 vorzugsweise stecken und verhindert
die Möglichkeit,
daß eine
Person, dieses erneut mit dem Kopf des Nadelhalters 22 in
Eingriff bringen kann. Der Durchmesser des Bundes 62 im
Bereich der mit 63 gekennzeichnet ist, kann leicht vergrößert werden,
um ein Spiel für
den Haltering 66 zu erzeugen, wenn er durch die Spitze 40 nach
unten gedrückt wird.
-
Bei dieser Erfindung wird ebenfalls
in Erwägung
gezogen, daß das
trennbare Halteelement 66 enffernbar mit dem Innenkopf 72 des
Nadelhalters 22 mit Hilfe einer relativ kleinen "Heft"-Schweißstelle verbunden
ist, die ausreicht, um einer Rückziehkraft zu
widerstehen, die auf den Nadelhalter durch die Feder wirkt, die
jedoch durch Niederdrücken
des Kolbens über
die Position hinaus, die in 2 gezeigt ist,
gebrochen oder getrennt werden kann, um den Nadelhalter zu lösen und
ein Zurückziehen
zu gestatten. Dies ist schematisch in 8 im
Bezug auf einen alternativen Kopf 30a gezeigt, wobei die
Teile des Spritzenkörpers 12 und
des Nadelhalters 22 weggeschnitten sind, um die Anwandlung
hervorzuheben. Der übrige
Teil des Spritzenaufbaus entspricht dem von 3.
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In 8 hat
der Innenkopf 72a eine nach außen gewandte Oberfläche 74a und
einen sehr kleinen erhabenen Abschnitt oder mehrere horizontal in Abstand
angeordnete erhabene Abschnitte 73 um den Umfang in einem
zusammenhängenden
Reif oder Ring, die sich relativ gleichmäßig nach außen über die Umfangsfläche 74a des
Kopfes 72 hinaus erstrecken. Der erhabene Abschnitt kann
auf der Innenoberfläche 75 des
Halteelementes 66a anstelle auf der Oberfläche 74a des
Nadelhalters sein. Der Kopf des Nadelhalters ist vorzugsweise rund,
wobei es jedoch denkbar ist, daß er
eine andere Form hat, wobei das Halteelement 66a entsprechend
ausgebildet ist um damit übereinzustimmen.
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Die nach innen gewandte Oberfläche 75 des Innenkopfes 72a steht
mit dem erhabenen Abschnitt 73 auf der Außenfläche des
Innenkopfes 72a in Kontakt, wobei es einen schmalen Spalt 77 zwischen
beiden geben kann. Der erhabene Abschnitt 73 verbindet
das Halteelement 66a mit dem Innenkopf 72a und kann
als Brückenabschnitt
bezeichnet werden, der dem oben erwähnten Auspreßdruck widersteht,
und hält
den Nadelhalter an seiner Stelle gegen die Rückziehkraft, die auf den Nadelhalter
durch die Feder 24 zusammen mit kleinen zusätzlichen
Kräften
wirkt, die aufgewendet werden, wenn die Nadel gegen die Gummidichtung
einer Ampulle bei der Vorbereitung auf die Verwendung geschoben
wird. Der Brückenabschnitt
kann durch "Anheft"-Schweißen
des erhabenen Abschnittes 73 an die Innenoberfläche des Rings 66a ausgebildet
werden, oder durch eine andere Art eines brechbaren Brückenabschnittes,
der das trennbare Ringelement 66 und den Nadelhalterkopf 72a zusammenhält. Es ist
jedoch erforderlich, daß der
Brückenabschnitt
auch als Dichtung zwischen den einander zugewandten Oberflächen des Ringelementes
und des Innenkopfes dienen muß,
so daß unter
Druck gesetztes Fluid nicht von der Kammer 68 durch den
Spalt 77 gelangen kann, um den Verlängerungsabschnitt der Vorrichtung
zu erreichen. Das gesamte Fluid muß durch den Fluidleitungsweg 70 laufen.
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Es ist zu erkennen, daß, wenn
die Position von 2 erreicht
ist, die vordere Spitze des Kolben gegen den Haltering 66a drückt, nachdem
der Anschlag 42 beinahe gelöst ist, und den Haltering 66a vorn
Innenkopf 72a des Nadelhalters 22a trennt. Eine Anheft-Schweißnaht, die
die trennbaren Teile am Brückenabschnitt
verbindet, wird gebrochen oder anderweitig getrennt, so daß der Haltering 66a vom
Innenring 72a getrennt wird, wodurch der Nadelhalter 22a aus
einer weiteren Halterung gelöst
wird. Dies und die Kraft, die durch die Feder 24 erzeugt
wird, bewirken das Zurückziehen,
wie es zuvor beschrieben wurde und in 3 dargestellt
ist.
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Es wird davon ausgegangen, daß der vergrößerte Durchmesser
des erhabenen Abschnittes 73 im Bereich von 0,0254 bis
0,203 mm (1/1000 bis 1/8000 Zoll) liegt, was durch die Möglichkeiten
des Gießwerkzeuges
bestimmt sein kann, das verfügbar ist,
um einen stabilen Brückenabschnitt
ohne Defekte herzustellen. Es wird davon ausgegangen, daß es erwünscht ist,
unterschiedliche Polymermaterialien für den Haltering und den Nadelhalter
zu verwenden, um das Anheftschweißen auszuführen, wie etwa ein geeignetes
Polyvenylchlorid (PVC) für
den Haltering und ein geeignetes Polycarbonat-Kunststoffmaterial für den Nadelhalter.
Eine Möglichkeit,
diese beiden Bauteile zu verbinden, kann darin bestehen, sie zusammenzusetzen
und für
etwa 20 Minuten einer Temperatur von etwa 120°C auszusetzen, um eine Diffusion
oder eine örtliche
Schmelzung an der Stelle auftreten zu lassen, an der sie sich berühren. Der
erhabene Abschnitt erzeugt einen hohen Druck an der Stelle, an der
er mit der nach innen gewandten Oberfläche des Halteelementes 66a in
Berührung
kommt. Das Ultraschallschweißen
kann ebenfalls angewandt werden. Eine Beschichtung oder ein Klebstoff,
der den Haltering mit dem Nadelhalter verbindet und mit Hilfe einer
Kraft gelöst
werden kann, die auf den Haltering durch den Kolben einwirkt, wird
bei dieser Erfindung ebenfalls in Erwägung gezogen.
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Eine alternative Spritze 82 ist
in 5 bis 7 beschrieben. In 5 hat die Spritze 82 einen einstückigen hohlen äußeren Spritzenkörper 84.
Der Körper 84 verfügt über eine
in Längsrichtung
verlaufende Wand, die einen länglichen
Zylinder 86 und eine Verlängerung 88 mit einem Übergangsbereich 90 aufweist,
der den Zylinder und die Verlängerung
verbindet. Ein an der Vorderseite angebrachter Rückziehmechanismus, der in der
Verlängerung 88 untergebracht
ist, ist allgemein mit Bezugszeichen 92 gekennzeichnet.
Er umfaßt
die Kombination aus einem länglichen
Nadelhalter 94 und einer Feder 96. Der Nadelhalter
hat einen länglichen
Schaftkörper
mit einem Nadelhalteabschnitt 100 an der Vorderseite zum Halten
der Nadel 28 und einen Kopf 102 auf der Rückseite.
In diesem Fall ist der Kopf 102 ein einstückiger Kopf,
der integraler Bestandteil des übrigen Teils
des Nadelhalters 94 ist. Die Feder 96 erzeugt eine
Rückziehkraft
in einer Rückziehrichtung
zur Unterseite des Kopfes 102.
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Ein Kolben, der allgemein mit Bezugszeichen 104 gekennzeichnet
ist, ist angebracht, um teilweise innerhalb des Zylinders 86 verwendet
zu werden. Der Kolben 104 hat einen Kopfabschnitt 106, der
sich in gleitendem, dichtendem Kontakt mit dem Inneren des Zylinders 86 des
Außenkörpers 84 bewegt.
Wenngleich eine separate Dichtung am Kopf 106 verwendet
werden kann, eignet sich diese Ausführungsform für einen
geringeren Durchmesser, wie etwa eine 10 cc Spritze, und kann mit
dem Kopf 106 verwendet werden, der ebenfalls als Dichtung
dient. Ein Rückziehholraum 108 befindet
sich im inneren des hohlen Kolbens 104. Der Kopf 106 hat
einen Spitzenabschnitt 110, der eine Öffnung 112 für einen lösbaren Anschlag 144 ausbildet,
der über
einen Frontabschnitt verfügt,
der sich über
die Spitze 110 hinaus erstreckt. Der Kopfteil 106 hat
einen nach innen gewandten Bund 116, und die Rückseite
des Anschlages 114 hat einen nach außen gewandten Bund 118,
die zusammenwirkende Reibungsflächen
aufweisen, die die Öffnung 112 abdichten.
Der hintere Abschnitt des Außenkörpers 84 kann
Fingergriffe 120 haben, sowie denselben Schaft 54 und
die Endkappe 48, die zuvor beschrieben wurden. Die alternative Anordnung
von 4A und 4B kann ebenfalls verwendet
werden.
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Der Außenabschnitt der Spitze 110 kann
mit einer Winkelfläche 122 versehen
sein, die mit einem kleinen Vorsprung 124 zusammenarbeitet,
der sich in der Nähe
des Übergangsbereiches 90 befindet.
Die Wand des Außenkörpers 84 und
der Kopf 102 des Nadelhalters haben zueinander passende
zusammenwirkende Reibungsflächen,
die den Nadelhalter 102 durch Reibung in der Position halten,
die in 5 gezeigt ist,
wobei die Feder 96 zusammengedrückt ist. Die Verlängerung 88 hat
im Bezug auf den Zylinder 86 einen kleineren Durchmesser.
Der Außenkörper hat
einen engsten Teil, wo der Kopf 102 des Nadelhalters 94 durch
Reibung in Eingriff steht. Der Außenkörper hat eine nach innen gewandte Oberfläche oder
Bund 126 am engsten Teil des Übergangsbereiches, wo die Verlängerung 88 beginnt.
In ähnlicher
Weise verfügt
der Kopf 102 über
eine nach außen
gewandte Reibungsfläche 128,
die derart gestaltet ist, daß sie
mit der nach innen gewandten Oberfläche 126 zusammenwirkt,
um eine Reibungshaltekraft auf den Nadelhalter 94 auszuüben, wenn der
Rückziehmechanismus
in der Verlängerung
von der Rückseite
her installiert wird.
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Paßflächen 126, 128 bilden
eine Gleitberührungsfläche, die
in Rückziehrichtung
verlaufen und die Verlängerung 88 abdichten.
Die Paßflächen 126, 128 sind
vorzugsweise glatte Reibungsflächen,
die eine wechselseitige Passung aufweisen, wenn der Nadelhalter 94 von
der Rückseite
her installiert wird, wodurch eine Reibungshaltekraft den Nadelhalter 94 durch
Reibung zwischen dem Bund 126 und dem Kopf 102 des
Nadelhalters 94 in Position hält. Es wird bei der Erfindung
in Erwägung
gezogen, daß eine oder
beide dieser Oberflächen
eine Beschichtung oder einen Klebstoff haben können, der zerstört wird, wenn
die Paßflächen getrennt
werden, um den Nadelhalter zu lösen.
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Der Kopf 106 bietet die
obere Grenze für eine
variable Fluidkammer 130 unter dem Kopf 106. Der
Nadelhalter 94 hat einen Fluidleitungsweg 132, der
in Verbindung mit der Kammer 130 und der Nadel 28 steht.
Der Nadelhalter 94 ist lösbar an die Oberflächen oder
Bünde 126, 128 mit
einer Haltekraft gekoppelt, die die Rückzugskraft überschreitet,
die auf die Unterseite des Kopfes 102 durch das Ende der
zusammengedrückten
Feder 96 wirkt. Ein Abschnitt 134 des Nadelhalters 94 mit
verringertem Durchmesser ragt durch eine Öffnung an der Vorderseite 136 der
Verlängerung 88.
Der Auspreßdruck
stellt im Bezug auf den Nadelhalter bei der alternativen Ausführungsform
keinen Faktor dar. Keine Druckgröße gestattet
es dem Nadelhalter 94 oder der Nadel 28 sich nach
vorne zu bewegen, so das der vordere Abschnitt 100 des
Nadelhalters auf der Innenseite der Front 136 des Nadelhalters 88 anschlägt.
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Der Ausblasdruck ist weiterhin ein
Faktor, der in Zusammenhang mit dem Anschlag 114 berücksichtigt
werden muß.
Der Auspreßdruck
ist der Druck in der Kammer 130, der durch eine Daumenkraft
auf die Kappe 48 erzeugt wird und auf die Querschnittsfläche des
Anschlages wirkt 114, der die Haltekraft überwindet,
wodurch der Anschlag 114 verfrüht aus der Öffnung 112 gelöst wird.
Das Verhältnis
der maximalen Querschnittsfläche über das
Innere der variablen Kammer 130 zur maximalen Querschnittsfläche des
Anschlages 114, die dem Druck in der Kammer 130 ausgesetzt
ist, und die Lösekraft,
die erforderlich ist, um den Anschlag 114 zu lösen, sind
derart gewählt,
daß die
maximal zu erwartende Daumenkraft auf den Kolben 104 während einer
Injektion nicht bewirkt, daß der
Anschlag herausgepreßt
wird. Dennoch wird der Anschlag durch die Lösekraft auf den Kolben gelöst, sobald
die Vorderseite des Anschlages 114 den Rückziehmechanismus
berührt, nachdem
die Injektion beendet ist. Das erwähnte Verhältnis ist vorzugsweise nicht
geringer als etwa zwei zu eins, oder im besseren Fall etwa drei
zu eins oder mehr, wodurch eine Kraft von etwa 80,1 N (18 Pfund) auf
den Kolben beispielsweise eine druckerzeugte Kraft von lediglich
etwa 40 bzw. 26,7 N (neun oder sechs Pfund) auf den Anschlag ausüben würde, so daß der Anschlag
auf einfache Weise vor dem Zurückziehen
am Ende eines Injektionszyklus' gelöst werden kann, während einer
Injektion jedoch nicht herausgepreßt wird. Der Anschlag des geringeren Durchmessers
gestattet die Verwendung des Zwei- oder Dreifachens der Daumenkraft während eines
Injektionszyklus', die erforderlich ist, um den Anschlag durch eine
direkte Einwirkung einer Kraft zu lösen.
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Unter Bezugnahme auf 5 bis 7 werden der
Betrieb sowie weitere Merkmale der alternativen Ausführungsform
beschrieben. Die Spritze wird auf normale Weise verwendet, bis der
Kolben in die erste Position in 5 niedergedrückt wird,
was das Ende eine Injektionszyklus' ist. Der Anschlag 114 hat
ein sich nach vorne erstreckendes Ende, das mit dem Kopf 102 des
Nadelhalters 94 in Berührung
kommt, um den Fluidweg 132 zu blockieren. Ein weiteres Niederdrücken des Kolbens 104 in
die Position von 6 löst den Anschlag 114 zum
Großteil
oder vollständig
und beginnt den Zylinder 84 am Übergangsbereich durch Gleitkontakt
zwischen dem Kopfabschnitt 106 und dem Vorsprung 124 aufzuspreizen. Der
Vorsprung 124 ist eine sehr kleine nach innen hervorstehende
ringförmige
Verdickung der Wand des Zylinders 86, die in unterschiedlicher
Gestalt ausgeführt
sein kann. Der Vorsprung 124 kann beispielsweise eine kleine
Kante 125 in der Wand sein, die sich vertikal nach unten
fortsetzt, wie es mit einer Punktlinie gekennzeichnet ist, die in 5 etwas stärker hervorgehoben
dargestellt ist.
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Der Zylinder ist flexibel und wird
in geringem Umfang nach außen
in die Position von 6 kurz vor
dem Zurückziehen
aufgespreizt. Hier werden die Paßflächen 126, 128 um
ein Maß voneinander
getrennt, das die Klemmkraft auf den Nadelhalter verringert. Die
Aufspreizung, die in 6 gezeigt
ist, ist aus Darstellungsgründen
stark übertrieben.
Es wird geschätzt,
daß eine
Ausdehnung von lediglich etwa 0,102 mm (1/4000 Zoll) ausreicht,
um den Nadelhalter 94 aus der Verlängerung 88 zu lösen. Durch
geringfügiges
weiters Niederdrücken
des Kolbens aus der Position von 6 in
die zurückgezogene
Position von 7, erfolgt
das Zurückziehen,
wenn die Rückziehkraft,
die durch die Feder 96 aufgewendet wird, die verbleibende
Haltekraft auf den Nadelhalter 94 übersteigt. Der Nadelhalter 94 bewegt
sich anschließend
durch die Öffnung 112 in
den Hohlraum 108 zusammen mit einem Abschnitt der Feder 96. Die
entspannte Länge
der Feder 96 ist darauf ausgelegt, eine ausreichende Rückwärtsbewegung
auszuführen,
um eine Injektionsnadel 28 zurückzuziehen, die am vorderen
Abschnitt 94 angebracht ist um einen gelösten Anschlag 114 mit
sich zu tragen. Gleichzeitig tritt die Kappe 42 in die Öffnung 138 auf der
Rückseite
der Zylindererweiterung 54, wobei der Umfangsrand eng umschlossen
ist, um eine Wiederverwendung nach dem Zurückziehen zu verhindern.
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Die Position und die Konfiguration
des Vorsprungs 124 sind derart gewählt, daß ein Anwachsen der Kraft,
die während
des Rückziehvorgangs
erforderlich ist, zu verhindern. Der Großteil des Anschlages 114 sollte
durch den Daumendruck auf den Kolben 104 gelöst sein,
bevor sich ein deutlicher Widerstand entwickelt, wenn die schrägen Flächen 122 beginnen,
nach außen
gegen den Vorsprung 124 zu drücken. Die Wahl der Position
des Vorsprungs 124 und des Winkels der eingreifenden Oberflächen ermöglicht eine
relativ sanfte gleichförmige
Kraft, da die Lösekraft
fortwährend
abnimmt, wenn der Gleitbereich 116, 118 zwischen
dem Kolben und dem Anschlag linear abnimmt. Da der Vorsprung 124 relativ klein
ist, ist es weiterhin möglich,
einen abgestuften gegossenen Kern von der Rückseite des Außenkörpers 84 zu
entfernen. Alternativ dazu kann der Vorsprung 124 die Kante 125 mit
dem geringeren Durchmesser sein, die hinterschnittene Winkel vermeidet, wodurch
ein Widerstand gegen des Entfernen des gegossenen Kerns auftreten
kann. Nach dem Zurückziehen
kann auf die Rückseite
des Kolbens nicht zurückgegriffen
werden, wobei es keine Möglichkeit gibt,
den Anschlag oder den Nadelhalter zu erreichen, um diese für eine Wiederverwendung
erneut zu installieren.
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Bei der Verwendung zeigen sich viele
Vorteile der hier beschriebenen verbesserten Kombination. Der Durchmesser
des Anschlages bei beiden Ausführungsformen
wie auch das gleitende Halteringelement in der ersten Ausführungsform
im Bezug auf den Durchmesser der Fluidkammer machen es möglich, eine
Spritze zu erzeugen, die einem hohen Auspreßdruck widersteht. Durch Minimieren
der wirksamen Querschnittsfläche,
die während
einer Injektion dem Druckfluid ausgesetzt ist, widersteht die Spritze einer
Injektionsdaumenkraft von etwa 66,7 bis 81,1 N (fünf bis sechs
Pfund) während
einer Injektion und zieht sich in Abhängigkeit einer geringen Kraft
von 22,2 bis 26,7 N auf den Kolben zurück, sobald das Injektionsfluid
injiziert wurde. Sobald das Injektionsfluid injiziert wurde, wird
ein Anwachsen der Kraft, die erforderlich ist, um gleichzeitig den
Rückziehmechanismus
zu betätigen,
vermieden. Zuerst wird der Anschlag zurückbewegt und dann der Nadelhalter
gelöst.
Durch Verringern des Durchmessers der Spritze in der Nähe des Übergangsbereiches,
wo die Verlängerung
beginnt, macht es eine Verkleinerung möglich, daß der Nadelhalter kleiner ist,
wodurch es ihm wiederum gestattet ist, in eine kleinere Öffnung mit einem
kleineren Anschlag im Rückziehhohlraum
des hohlen Kolbens zu passen.
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Es muß ein Unterdruck erzeugt werden,
um die Spritze zu füllen.
Das Ringelement oder der Nadelhalter, wie auch immer es der Fall
sein mag, muß die
vordere Verlängerung
des Spritzenkörpers
abdichten, weil andernfalls der Unterdruck verloren gehen könnte und
Fluid in den Federbereich eindringen und an der Vorderseite austreten
könnte.
Der hohle Außenkörper und
der Spritzenkolben bestehen vorzugsweise aus einem herkömmlichen
Kunststoffmaterial, das für
Spritzen verwendet wird und eine gewisse Flexibilität hat. Die
Toleranzen der Durchmesser der zueinander passenden zugewandten
Oberflächen
zwischen dem Kopf des Nadelhalters und dem Zylinder sowie zwischen
dem Anschlag und dem Kopf das Kolbens sind nicht von Bedeutung,
um eine beständige
Halte- und Lösekraft
zu beizubehalten. Es wird davon ausgegangen, das dies der Fall ist,
da die zunehmende wechselseitige Passung die Reibungshaltekraft
lediglich bis zu einem Punkt erhöht
und sich anschließend
die umgebende Wand einfach geringfügig ausdehnt, oder die inneren
Bauteile geringfügig
zusammengepreßt
werden, ohne daß die
Kraft in Längsrichtung
zunimmt, die erforderlich ist, das Halteelement oder das Steckerelement
in Rückziehrichtung
zu bewegen. Dies ist ein wünschenswerter,
sich selbst justierender Mechanismus, der hinsichtlich der Kosten
und der Qualität
Vorteile bei der Herstellung der Bauteile bietet. Es wird davon ausgegangen,
das ein Kunststoffhalteelement verwendet werden kann und damit dieselbe
sich selbst begrenzende Haltekraft erreicht werden kann.
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Im besten Fall sind der Anschlag
und das Ringelement vorzugsweise aus einem thermoplastischen Gummimaterial,
gekennzeichnet mit der Nummer 181-55, von Advanced Elastomer Systems,
540 Maryville Centra Drive, St. Louis, Missouri ausgebildet, das
unter dem Handelsnamen Santropene® verkauft
wird. Ihm wird eine charakteristische Härte von etwa 55 auf der Shore
A Härtskala
zugeschrieben, wodurch der passenden Widerstand gegen Kompression,
ein derartiger Fluidwiderstand, daß das Material nicht quillt,
wenn es mit den meisten Fluids in Berührung kommt, eine Stabilität gegen äußere Einflüsse, so
daß die
Reibungs- und Dichtungseigenschaften nicht temperaturempfindlich
sind, eine gute Beibehaltung der Eigenschaften nach dem Altern und
eine exzellente Beibehaltung der Eigenschaften nach der Sterilisation
durch alle zulässigen
Verfahren geboten ist. Die Kolbendichtung um den Kopf des Kolbens
ist herkömmlicher
Art.
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Es gibt wenige Bauteile, die auf
einfache Weise durch Massenproduktion hergestellt werden können. Die
alternative Ausführungsform
verfügt über die
geringste Zahl separater Bauteile einer nicht wiederverwendbaren
zurückziehbaren
Spritze. Der Kolben hat einen einstückigen hohlen Außenkörper mit
einem Übergangsbereich
und einem schmalen Verlängerungsabschnitt.
Der Innendruchmesser ist auf größere Durchmesser
von vorne nach hinten abgestuft, um ein Gießen um einen nicht kollabierenden zu
ermöglichen,
der von der Rückseite
her herausgezogen werden kann. Dasselbe trifft für den Kolben zu.
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Der Zusammenbau wird stark vereinfacht und
kann durch mechanische Vorrichtungen mit hoher Geschwindigkeit erfolgen.
Der Nadelhalter und die Feder können
von der Hinterseite des Zylinders ohne die Nadel installiert werden.
Bei der ersten Ausführungsform
wird das Halteelement auf dem Innenkopf des Nadel halters durch Preßpassung
gehalten, und die Anordnung wird zusammen mit der entspannten Feder
nach vorne geschoben und durch einen Gleiteingriff der zusammenwirkenden
nach innen und nach außen
gewandten Oberflächen
gehalten, während
die Feder zusammengedrückt
wird. Die Vorderseite des Nadelhalters verläuft durch eine Öffnung in
der Verlängerung,
wodurch es vereinfacht wird, die Nadel von vorne mit Hilfe herkömmlicher
Einrichtungen anzubringen. Die alternative Ausführungsform wird in derselben
Weise installiert, mit der Ausnahme, daß es kein trennbares Halteelement
um den Kopf des Nadelhalters gibt.
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Die schmale Verlängerung bietet einen speziellen
Vorteil für
den mechanisierten Zusammenbau. Die Verlängerung hat eine Wand, die
einen länglichen
Innenhohlraum ausbildet, der die Kombination aus Feder und Nadelhalter
eng umschließt.
Während der
Installation dient dieser Hohlraum als Führung, um den Nadelhalter und
die entspannte Feder in einen zusammengedrückten Zustand zu führen.
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Dadurch wird ein wichtiges Problem
beim Zusammenbau gelöst.
Sofern ein großer
seitlicher Zwischenraum in der Verlängerung um die Feder besteht,
wenn die entspannte Feder zusammengedrückt wird, ist diese eine seitlich
instabile Säule,
die sich zur Seite biegt und ausbaucht, wodurch ein Verhaken auftritt.
Es wird darauf hingewiesen, daß abgerundete
Kanten am Boden des Schlitzes direkt unter dem Halteelement 66 den
Eintritt des Endes der Feder weiter vereinfachen würden.
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Der Anschlag kann ebenfalls von der
Rückseite
des Kolbens installiert werden, indem er nach vorne geschoben wird,
bis die zusammenwirkenden Bünde
zum Gleiteingriff kommen. Anschließend wird das Stopfenelement 50 durch
Pressung eingepaßt oder
anderweitig in der Öffnung
auf der Rückseite des
Kolbens befestigt und der Kolben im Außenkörper installiert. Es ist nicht
erforderlich zu versuchen, die spitze Nadel durch einen länglichen
Körper
mit verengten Öffnung
zu führen,
wobei eine geringe Fehlausrichtung zu einem Verhaken führen kann. Der
Kopf des Nadelhalters wirkt gleichzeitig als Dichtung wie auch als
Haltevorrichtung, so daß keine Dichtung
an der Spitze der Verlängerung
und keine Ultraschallverschweißung
separater Bauteile erforderlich ist.
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Es ist nicht erforderlich innere
Verriegelungszähne
beliebiger Art zu verwenden. Es sind keine Verriegelungszähne notwendig,
um den Rückziehmechanismus
zu halten oder den Kolben nach dem Zurückziehen zu verriegeln. Verriegelungs zähne führen zu
schwierigen Problemen beim Spritzgießen und bei der Qualitätskontrolle,
neigen dazu, temperaturempfindlich zu sein und erfordern einen Zylinder größeren Durchmessers,
der Probleme des vorzeitigen Auspressens verstärkt. Zusätzlich zur Nicht-Wiederverwendbarkeit,
die durch die Trennung des Halterings vom Kopf des Nadelhalters
und das Lösen des
Anschlages erzeugt wird, ist der Kolben nach dem Zurückziehen
nicht erreichbar, da er in eine Öffnung
auf der Rückseite
des Außenkörpers gedrückt ist.
Dieses zusätzliche
Merkmal der Nicht-Wiederverwendbarkeit
wird mit einem einstückigen
Körper
bereitgestellt, ohne daß irgend
etwas eingehakt oder gedreht werden muß. Der einfach hergestellte
und der durch Preßpassung
angebrachte Stopfen auf der Rückseite
des Rückziehholraums
verhindert den Zugriff auf die zurückgezogenen Bestandteile. Die
Regierung der Vereinigten Staaten hat Rechte an der Erfindung nach
35 U.S.C. §203.
Die Regierung der Vereinigten Staaten hat eine nicht exklusive,
nicht übertragbare
unwidenufbare, bezahlte Lizenz an der Erfindung.