Injektionsapparat
Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektionsapparat insbesondere für medikamentöse, subkutane Injektionen, mit einer im Apparatgehäuse auswechselbar eingesetzten Injektionspatrone, welche eine zusammendrückbare Flüssigkeitsampulle und eine aus dem Gehäuse hervorschiebbare Injektionsnadel enthält, deren hinteres Ende zum Perforieren der Stirnwand der Ampulle ausgebildet ist, und mit einem durch Federspannung antreibbaren Betätigungskol- ben zum automatischen Durchführen von Einstich und Injektion mittels der Patrone, der in seiner Bereitschaftslage arretierbar ist und mit dem geschlossenen Gehäuse zwei Hohlräume voneinander trennt.
In solchen Injektionsapparaten wird in jüngerer Zeit vorzugsweise eine Einstülp-oder eine Faltenbalgampulle aus biegsamem Kunststoff verwendet, die unter der Schubwirkung des Kolbens gegen die auch am hinteren Ende zugespitzte Injektionsnadel gedrückt und dabei perforiert und alsdann zum Ausstossen der Injektionsflüssigkeit durch den Kolben allmählich eingestülpt bzw. zusammengedrückt wird.
Da zum Antrieb des Betätigungskolbens eine verhält- nismässig starke Druckfeder benötigt wird, ergibt sich beim Aufheben der Arretierung des Kolbens eine nahezu schlagartige Schubwirkung auf die Ampulle, welche die letztere häufig zum Platzen bringt, falls die Ampulle nicht ausreichend dickwandig und zerreissfest ist. Dagegen wird zum Perforieren und zum Zusammendrücken einer entsprechend widerstandsfähi- gen, aber weniger biegsamen Ampulle eine erhöhte Federkraft benötigt, wofür jedoch eine Grenze besteht, da es bei durch den Benützer selbst nachladbarem Injektionsapparat möglich sein muss, die Feder von Hand erneut zu spannen, d. h. den Kolben in die Bereitschaftslage zurückzuschieben.
Es ist daher zur Vermeidung von Prellungen erwünscht, den Kolben auf dem ersten Teil seines Vorschubweges in angemessener Weise zu bremsen, wobei der Einstich mit Rücksicht auf die Schmerzempfindung immer noch genügend rasch ierfolgt, und diese Bremsung zu vermindern bzw. aufzuheben, bevor die Ampulle perforiert und zusammengedrückt wird, um die Flüssigkeit auszustossen, da dafür eine wesentlich grössere Schubkraft erforderlich ist als für den Einstich.
Gleichzeitig ist es wesentlich, dass die Perforation der Ampulle praktisch erst dann erfolgt, wenn der Einstich beendet ist, damit die ganze Injektionsdosis auf der maximalen Einstichtiefe in das Gewebe eintritt.
Gemäss der Erfindung zeichnet sich der Injek- tionsapparat dadurch aus, dass die die beiden Hohlräume voneinander trennenden Wandungsteile mindestens eine verschliessbare Drosselöffnung begrenzen, welche bei Beginn der Vorschubübertragung des Betätigungskolbens auf die Ampulle praktisch geschlossen ist und sich bei fortschreitendem Kolbenvorschub zunehmend öffnet, und dass ein mit seiner Rückseite die Stirnwand der Ampulle abstützender Gleitkopf in der Patrone vorderseitig mit dem Aussenrand einer elastisch dehnbaren Bohrungswand an einem Bund der Injektionsnadel ansteht, welcher am Ende ihres Einstichvorschubes an einem Anschlag der Patrone auftrifft, und welchen die sich dabei erweiternde Bohrung des Gleitkopfes infolge fortgesetzten Kolbenvorschubes aufnimmt,
so dass das hintere Nadelende die Ampullenstirnwand perforiert.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Injektionsapparates im Axialschnitt teils im Bereitschaftszustand und teils im Zustand nach erfolgter Injektion dargestellt.
Das aus Kunststoff bestehende Gehäuse des veranschaulichten Injektionsapparates setzt sich aus einem Zylinder 10, einem in die Zylinderöffnung 11 abnehmbar eingeschraubten, becherförmigen Deckel
12 und einer den Zylinder 10 umschliessenden, dazu axial verschiebbaren Handhülse 13 mit einem Boden
14 zusammen. Der Deckel 12 ist stirnseitig mit einer zentralen Durchtrittsöffnung 15 für eine Injektionsnadel 16 versehen und im Innern zur koaxialen Abstützung der zylindrischen Schutzhülse 17 einer in den Hohlraum 18 des Deckels 12 auswechselbar eingesetzten Injektionspatrone 19 ausgebildet.
Im Gehäusezylinder 10 ist ein Betätigungskolben 20 axial verschiebbar und durch eine zur Leistung der Injektionsarbeit bestimmte Druckfeder 21 belastet, welche an der Zylinderrückwand 22 abgestützt ist.
Diese Rückwand weist eine zentrale Öffnung 23 mit einer Ringschulter 24 auf, an welcher der Kolben 20 in seiner Bereitschaftslage bei komprimierter Arbeitsfeder 21 mit zwei oder mehr von seinem der Zylinderrückwand 22 zugekehrten Ende 25 abstehenden, voneinander federnden Federklinken 26 arretierbar ist. DieseFederklinken sind mit ihren freienEnden 27 schräg gegen die Zylinderachse gerichtet und lassen sich mittels eines am Boden 14 der Handhülse 13 axial nach innen vorstehenden Ringes 28 dadurch von der Ringschulter 24 ausrücken, dass die Hülse 13 gegen die Wirkung einer zwischen ihrem Boden 14 und der Zylinderrückwand 22 angeordneten Druckfeder 29 relativ zum Gehäusezylinder 10 gegen den Gehäusedeckel 12 hin geschoben wird.
Alsdann wird der Betätigungskolben 20 durch die Expandierung der Arbeitsfeder 21 verschoben.
Die Injektionspatrone 19 weist in der zylindrischen Schutzhülse 17 einen Gleitkopf 30 auf, der mit axialen Rippen 31 verschiebbar geführt ist und an dessen schalenartig hohler Rückseite 32 eine die In jektionsflüssigkeit enthaltende Faltenbalgampulle 33 aus biegsamen, transparentem Kunststoff mit ihrer Stirnwand 34 ansteht. Der Gleitkopf 30 besitzt als Führung für das hintere Ende 35 der Injektionsnadel 16 eine koaxiale Bohrung 36, an welche sich nach vorne eine im Durchmesser weitere Bohrung 37 anschliesst, deren Wand durch einen Ringfortsatz 38 des Gleitkopfes 30 gebildet und gegen den Aussenrand 39 hin konisch erweitert ist.
Die Injektionsnadel 16 steht mit einem aufgepressten Bundring 40 am Aussenrand 39 der Bohrung 37 an und kann unter elastischer Dehnung des Ringfortsatzes 38 in diese Bohrung eintreten, wobei das hintere, zugespitzte Na delende 35 aus der Bohrung 36 hervortritt und die Stirnwand 34 der Ampulle 33 perforiert.
Im vordersten, stirnseitigen Teil 41 der Schutzhülse 17, der an einer Schulter 42 des Gehäusedek- kels 12 abdichtend ansteht, ist eine Verschlusskappe 43 aus Kunststoff eingesetzt. Diese Kappe besitzt zur Aufnahme der vorderen Spitze 44 der Injektionsnadel 16 ein nach innen vorstehendes Rohrstück 45, welches nach aussen durch eine dünne Stirnwand 46 geschlossen ist, welche die Nadel 13 perforieren kann. Bei vorgeschobenem Gleitkopf 30 bewirkt das Rohrstück 45, dass der Bund 40 in die Bohrung 37 eintritt.
Das hintere, offene Ende 47 der Schutzhülse 17 ist mit einem Aussengewinde 48 versehen und vor dem Einsetzen der Patrone 19 in den Injektionsapparat mit einem nichtgezeigten Schraubdeckel verschlossen. Die Ampulle 33 weist hinten einen zentralen Fortsatz 49 auf und ist durch eine denselben umgebende Ringscheibe 50 gegen Herausfallen beim Einsetzen der Patrone gesichert. Zu diesem Zweck steht die Ringscheibe 50 mit ihrem gezahnten Rand 51 mit der Innenseite der Schutzhülse 17 in ausreichender Berührung. Im Innenumfang besitzt die Ringscheibe 50 eine Ringrippe 52, mit der sie an der Ampulle 33 aufliegt.
Der Kolben 20 erstreckt sich in seiner Bereitschaftslage mit einem Stössel 53 in die Offnung 47 der Schutzhülse 17 der eingesetzten Injektionspatrone 19 und befindet sich dabei mit der Stösselstirnseite 54 noch in bestimmtem Abstand von der Ringscheibe 50. Diese Stirnseite ist leicht konisch geneigt, damit sich die Ringscheibe 50 beim Auftreffen und Vorrük- ken des Stössels 53 an die Stirnseite 54 anschmiegt und dadurch den Aussendurchmesser vermindert.
Gleichzeitig bewirkt die Ringscheibe in dieser Schubstellung, dass die sich beim Zusammendrücken der Ampulle aufeinanderfaltenden Balgteile 55 derselben in Konusform aufeinanderlegen. Der vorderste, an die Stirnwand 34 angrenzende Balgteil 55 verbleibt infolge seiner Auflage an der schalenförmigen Rück- wand 32 des Gleitkopfes 30 in unveränderter Lage und verhindert somit die Bildung von Wellen in der Ampullenstirnwand 34 und einen Flüssigkeitsaus- tritt neben der Nadel, was beim Flachdrücken insbe- sondere des vordersten Balgteils eintreten würde, weil die Ampullenstirnwand dadurch einer Stauchung unterworfen würde.
Der Kolben 20 ist in einer Ringnut 56 mit einem an der Innenwand 57 des Gehäusezylinders 10 gleitenden Kolbenring 58 versehen, der eine querliegende Trennstelle 59 aufweist und durch Auseinanderfedern an der schwach konischen Zylinderwand 57 anliegt, deren Durchmesser gegen die Offnung 11 des Gehäusezylinders hin allmählich zunimmt. In der Bereitschaftslage des Kolbens ist die Trennstelle 59 des Kolbenringes 58 praktisch geschlossen, so dass zu Beginn des Kolbenvorschubes die im Zylinderhohlraum 60 und Deckelhohlraum 18 eingeschlossene Luft komprimiert wird. Der Kolben wird dadurch in seinem Vorschub etwas gebremst, weshalb der Stös- sel 53 nicht schlagartig auf der Ringscheibe 50 auftrifft.
Mit fortschreitendem Kolbenvorschub ergibt und erweitert sich an der Trennstelle 59 eine Lücke, die als Drosselöffnung komprimierte Luft in den Hohlraum 61 hinter dem Kolben 20 ausströmen lässt, wodurch sich die Luftbremsung des Kolbens allmäh- lich vermindert. Dabei hat der Stössel 53 zunächst über die Ringscheibe 50 und die Ampulle 33 den Gleitkopf 30 mit der daran abgestützten Injektions nadel 16 in der Schutzhülse 17 nach vorne verschoben, so dass die Nadelspitze 44 die Kappenstirnwand 46 durchsticht, durch die Deckelöffnung 15 austritt und zum Einstich in die vom Benützer gewählte Injektionsstelle eindringt, bis der Bund 40 der Nadel 16 am Rohrstück 45 der Kappe 43 auftrifft und zum Eintritt in die Bohrung 37 am Gleitkopf 30 gelangt.
Die Nadelspitze 35 perforiert somit die Ampullenstirnwand 34, und der weitere Kolbenvorschub bewirkt das Ausstossen der Injektionsflüssigkeit durch Zusammendrücken der Ampulle 33.
Die schliessbare Drosselöffnung könnte statt durch die Lücke 59 im Kolbenring 58 durch eine oder mehrere Nuten in der Zylinderinnenwand 57 mit gegen den Gehäusedeckel hin zunehmendem Querschnitt gebildet sein, welche Offnung durch den Kolbenvorschub verändert wird, wobei die Zylinderwand dann genau zylindrisch ausgebildet ist, was jedoch bei einem Gehäusezylinder aus Kunststoff schwerlich realisierbar ist.
Injection device
The invention relates to an injection apparatus, in particular for medicinal, subcutaneous injections, with an injection cartridge that is replaceably inserted in the apparatus housing and that contains a compressible liquid ampoule and an injection needle that can be pushed out of the housing, the rear end of which is designed to perforate the end wall of the ampoule, and with a Actuating piston that can be driven by spring tension for automatically performing puncture and injection by means of the cartridge, which can be locked in its ready position and separates two cavities from one another with the closed housing.
In recent years, such injection apparatus have preferably used an inverted or bellows ampoule made of flexible plastic, which, under the thrust of the piston, presses against the injection needle, which is also pointed at the rear end, and perforates it and then gradually everts it in or out to expel the injection liquid through the piston. is compressed.
Since a relatively strong compression spring is required to drive the actuating piston, when the piston is unlocked there is an almost sudden pushing effect on the ampoule, which often causes the latter to burst if the ampoule is not sufficiently thick-walled and tear-resistant. On the other hand, an increased spring force is required to perforate and compress a correspondingly resistant but less flexible ampoule, but there is a limit to this, since it must be possible to re-tension the spring by hand in the injection apparatus that can be recharged by the user himself . H. push the piston back into the ready position.
In order to avoid bruises, it is therefore desirable to brake the plunger appropriately on the first part of its advance path, the puncture still taking place sufficiently quickly with regard to the pain sensation, and to reduce or cancel this braking before the ampoule perforates and is squeezed in order to expel the liquid, since this requires a significantly greater thrust than the puncture.
At the same time, it is essential that the ampoule is not perforated until the puncture has ended, so that the entire injection dose enters the tissue at the maximum puncture depth.
According to the invention, the injection apparatus is characterized in that the wall parts separating the two cavities from one another delimit at least one closable throttle opening which is practically closed when the actuating piston begins to feed forward to the ampoule and which opens increasingly as the piston advances, and that a with its back the end wall of the ampoule supporting sliding head in the cartridge on the front side with the outer edge of an elastically stretchable bore wall on a collar of the injection needle, which at the end of its puncture feed hits a stop on the cartridge, and which the thereby widening bore of the sliding head continued Piston feed,
so that the rear end of the needle perforates the ampoule end wall.
In the drawing, an embodiment of an injection apparatus is shown in axial section, partly in the standby state and partly in the state after the injection has taken place.
The plastic housing of the illustrated injection apparatus consists of a cylinder 10, a cup-shaped cover which is removably screwed into the cylinder opening 11
12 and a hand sleeve 13 which surrounds the cylinder 10 and is axially displaceable for this purpose and has a base
14 together. The end face of the cover 12 is provided with a central passage opening 15 for an injection needle 16 and is designed on the inside for the coaxial support of the cylindrical protective sleeve 17 of an injection cartridge 19 that is exchangeably inserted into the cavity 18 of the cover 12.
An actuating piston 20 is axially displaceable in the housing cylinder 10 and is loaded by a compression spring 21 which is intended to perform the injection work and which is supported on the cylinder rear wall 22.
This rear wall has a central opening 23 with an annular shoulder 24, at which the piston 20 can be locked in its ready position with the working spring 21 compressed with two or more resilient spring pawls 26 protruding from its end 25 facing the cylinder rear wall 22. These spring pawls are directed with their free ends 27 obliquely against the cylinder axis and can be disengaged from the annular shoulder 24 by means of a ring 28 protruding axially inward on the base 14 of the hand sleeve 13 that the sleeve 13 against the action of a between its base 14 and the cylinder rear wall 22 arranged compression spring 29 is pushed relative to the housing cylinder 10 against the housing cover 12.
The actuating piston 20 is then displaced by the expansion of the working spring 21.
The injection cartridge 19 has a sliding head 30 in the cylindrical protective sleeve 17, which is guided displaceably with axial ribs 31 and on the shell-like hollow back 32 a bellows ampoule 33 made of flexible, transparent plastic with its end wall 34 is pending. As a guide for the rear end 35 of the injection needle 16, the slide head 30 has a coaxial bore 36, which is adjoined at the front by a further diameter bore 37, the wall of which is formed by an annular extension 38 of the slide head 30 and widens conically towards the outer edge 39 is.
The injection needle 16 has a pressed-on collar 40 on the outer edge 39 of the bore 37 and can enter this bore with elastic expansion of the ring extension 38, the rear, pointed needle end 35 protruding from the bore 36 and perforating the end wall 34 of the ampoule 33 .
A closure cap 43 made of plastic is inserted in the foremost, end-face part 41 of the protective sleeve 17, which is in sealing contact with a shoulder 42 of the housing cover 12. For receiving the front tip 44 of the injection needle 16, this cap has an inwardly protruding tube 45 which is closed to the outside by a thin end wall 46 which the needle 13 can perforate. When the sliding head 30 is advanced, the pipe section 45 causes the collar 40 to enter the bore 37.
The rear, open end 47 of the protective sleeve 17 is provided with an external thread 48 and is closed with a screw cap, not shown, before the cartridge 19 is inserted into the injection apparatus. The ampoule 33 has a central extension 49 at the rear and is secured against falling out when the cartridge is inserted by an annular disk 50 surrounding it. For this purpose, the annular disk 50 is in sufficient contact with its toothed edge 51 with the inside of the protective sleeve 17. In the inner circumference, the annular disk 50 has an annular rib 52 with which it rests on the ampoule 33.
The plunger 20 extends in its ready position with a plunger 53 into the opening 47 of the protective sleeve 17 of the inserted injection cartridge 19 and is still located with the plunger face 54 at a certain distance from the annular disk 50. This face is slightly inclined conically so that the When the plunger 53 strikes and pushes it forward, the annular disk 50 clings to the face 54 and thereby reduces the outer diameter.
At the same time, in this thrust position, the annular disk has the effect that the bellows parts 55, which fold onto one another when the ampoule is compressed, lie on top of one another in a conical shape. The foremost bellows part 55, adjoining the end wall 34, remains in an unchanged position due to its contact with the shell-shaped rear wall 32 of the sliding head 30 and thus prevents the formation of waves in the ampoule end wall 34 and a liquid leakage next to the needle, which occurs when flattening in particular the foremost part of the bellows would occur because the ampoule end wall would be subjected to compression.
The piston 20 is provided in an annular groove 56 with a piston ring 58 sliding on the inner wall 57 of the housing cylinder 10, which has a transverse separation point 59 and, by springing apart, rests on the slightly conical cylinder wall 57, the diameter of which gradually increases towards the opening 11 of the housing cylinder . When the piston is in the ready position, the separation point 59 of the piston ring 58 is practically closed, so that at the beginning of the piston advance the air enclosed in the cylinder cavity 60 and cover cavity 18 is compressed. As a result, the piston is somewhat braked in its advance, which is why the plunger 53 does not suddenly strike the annular disk 50.
With advancing piston advance, a gap results and widens at the separating point 59 which, as a throttle opening, allows compressed air to flow out into the cavity 61 behind the piston 20, as a result of which the air braking of the piston is gradually reduced. The plunger 53 has initially moved the sliding head 30 with the injection needle 16 supported on it in the protective sleeve 17 via the annular disk 50 and the ampoule 33, so that the needle tip 44 pierces the cap end wall 46, exits through the lid opening 15 and punctures penetrates the injection site selected by the user until the collar 40 of the needle 16 strikes the pipe section 45 of the cap 43 and enters the bore 37 on the slide head 30.
The needle tip 35 thus perforates the ampoule end wall 34, and the further advance of the piston causes the injection liquid to be expelled by compressing the ampoule 33.
The closable throttle opening could instead be formed by the gap 59 in the piston ring 58 by one or more grooves in the cylinder inner wall 57 with an increasing cross-section towards the housing cover, which opening is changed by the piston advance, the cylinder wall then being exactly cylindrical, which however is difficult to achieve with a housing cylinder made of plastic.