WO2016120312A1

WO2016120312A1 - Kolben für spritzen und spritzen

Info

Publication number: WO2016120312A1
Application number: PCT/EP2016/051678
Authority: WO
Inventors: Hamad M. Al-Omar
Original assignee: Omsi Sarl
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2016-08-04
Also published as: US10449300B2; EP3250267A1; US20190388622A1; DE102015000999A1; CN107427636B; CN107427636A; US20180015227A1

Abstract

Bei einem Kolben für eine Spritze, insbesondere eine Injektionsspritze, die einen den Kolben aufnehmenden Hohlkörper aufweist, umfassend einen Kolbenkopf zum fluiddichten Begrenzen einer Flüssigkeitskammer der Spritze, und eine mit dem Kolbenkopf fest verbundene Kolbenstange mit einem Betätigungsabschnitt, an dem der Kolben zum Einschieben in den Hohlkörper betätigbar ist, wobei die Kolbenstange durch mehrere sich in Längsachsrichtung erstreckende Axialstege gebildet ist, die eine Radialachserstreckung von der Längsachse nach außen aufweisen und in einen gemeinsamen, die Längsachse aufnehmenden Kreuzungsabschnitt radial münden, wobei an der Kolbenstange wenigstens eine über die Radialachserstreckung radial hinaus vorstehende, freie Anregungskante vorgesehen ist, die mit einem Schwingungsanreger des Hohlkörpers beim Einschieben des Kolbens derart in Eingriff bringbar ist, dass ein akustisches Signal abgegeben wird, ist vorgesehen, dass ein zwischen zwei Axialstegen angeordneter Schwingarmkörper derart die Anregungskante mit dem Kreuzungsabschnitt koppelt, dass bei einer Schwingungsanregung in Axialrichtung der Schwingarmkörper eine radiale Schwingarmlänge zwischen der Anregungskante und dem Kreuzungsabschnitt von mindestens 40 % der Radialachserstreckung aufweist.

Description

Kolben für Spritzen und Spritzen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine Spritze, insbesondere eine Injektionsspritze. Dabei soll der Kolben derart ausgestaltet sein, dass er beim Abgeben der zu spritzenden Flüssigkeit an eine Bedienperson eine akustische und haptische Rückmeldung abgeben kann, um einer Bedienperson die abgegebene Flüssigkeitsmenge mitzuteilen. Ein herkömmlicher Kolben für eine derartige Spritze umfasst einen Kolbenkopf zum fluiddichten Begrenzen einer Flüssigkeitskammer der Spritze, die außenseitig von einem insbesondere zylindrischen Hohlkörper begrenzt ist. Die Flüssigkeit wird aus der Flüssigkeitskammer durch den an dem Hohlzylinder dicht verlaufenden Kolben an ein Abgabeende der Spritze ausgeschoben, wobei es darauf ankommt, dass eine präzise Abgabemenge festgelegt ist.

Visuelle Markierungen auf dem Hohlzylinder kennzeichnen verschiedene Abgabevolumina, die mit bestimmten Flüssigkeitsmengen korrespondieren und somit der Bedienperson eine visuelle Kontrolle über die abgegebene Flüssigkeitsmenge gibt. Derartige Spritzen haben den Nachteil, dass sich die Spritze stets in einem sichtbaren Bereich der Bedienperson befinden muss. Des Weiteren stellt diese Art der Dosierung einer gewünschten Flüssigkeitsmenge ein gewisses Risiko dar, da leicht zu wenig oder zu viel Flüssigkeit abgegeben werden kann, selbst wenn ein uneingeschränkter Blick auf die Spritze zugelassen wird, da die Stellung des Kolbens, welcher mit der Markierung korrespondiert, häufig durch das eingeschränkt transparente Hohlkörpermaterial schwierig erkennbar ist. Diesem Nachteil wird dadurch begegnet, dass der Bedienperson bei der Abgabe der Flüssigkeit zusätzlich eine haptische Rückmeldung über die jeweilige Menge gegeben wird. Hierzu ist bekannt, Rast- und Schnappelemente, die sich radial erstrecken, an dem Hohlkörper oder an dem Kolben vorzusehen, die mit Vertiefungen oder Nuten schnappend in Eingriff gebracht werden können. Beim Einschieben des Kolbens in den Hohlkörper stehen die Kolbenelemente im Wirkeingriff mit den Hohlkörperelementen. Dieser Wirkeingriff ist für den Benutzer durch einen erhöhten oder reduzierten Widerstand fühlbar. Darüber hinaus ist bekannt, das haptische Abgabesignal mit einer akustischen Signalwirkung zu verstärken. EP 2 289 393 AI offenbart eine Spritze mit einem Hohlzylinder, an dessen Außenseite Markierungen vorgesehen sind, die verschiedenen Flüssigkeitsmengen entsprechen. Zusätzlich sind auf axialer Höhe der Markierungen Nuten an der Innenseite des Hohlzylinders vorgesehen, an die der Kolbenkopf des Kolbens geometrisch formangepasst ist, so dass beim Überfahren der Nuten der Kolbenkopf rastend und der Bedienperson eine haptische Rückmeldung mitteilen. Diese Funktionsintegration am Kolbenkopf hat den Nachteil einer schwierigen und aufwendigen Fertigung des Kolbenkopfes und des Hohlzylinders und führt häufig zu einer Fehlfunktion des abdichtenden Kolbenkopfs, was insbesondere auf dem Gebiet der Medizintechnik zu vermeiden ist.

Aus WO 2005/058169 A2 ist eine Spritze mit Rückmeldungselementen bekannt, die sowohl auf dem Kolben als auch auf dem Hohlzylinder zum gegenseitigen Eingriff ineinander angeordnet sind und zur Abgabe von akustischen und haptischen Signalen dienen sollen. Die Rückmeldungselemente sind als Vorsprung ausgebildet. Bei Überfahrt wird zunächst ein Widerstand überwunden, um ein akustisches Signal abzugeben. Die Ausgestaltung der Vorsprünge als Noppen oder Nasen bewirkt einen Widerstandsanstieg und eine Widerstandsfreigabe, so dass eine präzise Dosierung schwierig ist. Außerdem gewährleistet die Noppenform ein schwaches akustisches Signal.

WO 2008/016381 AI offenbart eine Dosiereinrichtung in Ausgestaltung einer Spritze der gattungsgemäßen Art. Die Spritze stellt pointierte akustische Signalimpulse bereit, um eine vorbestimmte Abgabedosierung mitzuteilen. Hierzu hat der Kolben an seiner Kolbenstange mehrere hintereinander in Reihe angeordnete umgreifende Ringvorsprünge, die an den axial verlaufenden Kanten der die Kolbenstange bildenden Axialstege befestigt ist. Der Ringvorsprung hat eine Radialerstreckung, die geringfügig größer als ein Eingriffselement ist, das an einem Betätigungsflansch des Hohlkörpers angeordnet ist. Beim Einschieben des Kolbens überfährt der Ringvorsprung das Eingriffselement, wodurch das akustische Signal abgegeben wird. Auch bei dieser Konstruktion der Spritze zeigte sich ein schwaches akustisches Signal, das häufig im Benutzungsfall überhört werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik zu überwinden, insbesondere einen Kolben für eine Spritze und eine Spritze mit einer verbesserten haptischen und akustischen Rückmeldung bereitzustellen, insbesondere ohne die Funktionsfähigkeit der Spritze zu beeinträchtigen und/oder deren Fertigungsaufwand zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach ist ein Kolben für eine Spritze, insbesondere für eine Injektionsspritze, angegeben, die einen den Kolben aufnehmenden Hohlkörper aufweist. Der Hohlkörper der Spritze definiert vorzugsweise einen zylindrischen Innenraum, wodurch eine hermetische Abdichtung des Kolbens beim Ausschieben der Flüssigkeit erleichtert ist. Es sei klar, dass auch andere Hohlkörperinnenraumformen vorgesehen sein können. Insbesondere ist der erfindungsgemäße Kolben dazu ausgelegt, für bereits existierende Hohlköiperstrukturen nachrüstbar zu sein, solange die erfindungsgemäßen Aspekte des Kolbens eingehalten sind. Der Kolben umfasst einen Kolbenkopf zum fluid- dichten Begrenzen einer Flüssigkeitskammer der Spritze, die auf einer axialen Seite von dem Kolbenkopf unter Ausbildung einer fluiddichten Gleitlagerung und insbesondere sonst ausschließlich von dem Hohlkörper begrenzt ist, der an dem Kolbenkopf gegenüberliegenden Stirnende eine Abgabeöffnung aufweist. Der Kolben hat außerdem eine mit dem Kolbenkopf fest verbundene Kolbenstange mit einem Betätigungsabschnitt, der insbesondere dem Kolbenkopfende diametral gegenüberliegt und an dem der Kolben zum Einschieben in den Hohlkörper betätigbar ist. Die Kolbenstange ist durch mehrere sich in deren Längsachsrichtung erstreckende Axialstege gebildet, die im Radialquerschnitt punlctsymmetrisch zueinander angeordnet sein können und insbesondere in einer Kreuz- oder Kernform vorliegen. Je nach Stabilitätsgründen können wenigstens drei, vorzugsweise genau drei, vier, sechs, acht Axialstege vorgesehen sein, um insbesondere die Stabilität der Kolbenstangenstruktur einzustellen. Die Anzahl der Axialstege kann auch dazu genutzt werden, die Anzahl der akustischen Rückmeldesignale zu erhöhen, und damit die Volumenschüttgröße zu reduzieren, um möglichst präzise Dosierungseinheiten abgeben zu können. Die mehreren Axialstege sind vorzugsweise punktsymmetrisch zur axialen Längsachse der Kolbenstange angeordnet. Die Axialstege haben eine Radialachserstreckung, die sich von der axialen Längsachse zu einem axial verlaufenden Radialendrand des jeweiligen Axialstegs bemisst. Von dem axial verlaufenden Radialendrand erstrecken sich die mehreren Axialstege radial nach innen auf die axiale Längsachse der Kolbenstange zu und münden in einen gemeinsamen, die Längsachse insbesondere zentral aufnehmenden Kreuzungs- oder Kernabschnitt. An der Kolbenstange ist darüber hinaus wenigstens eine über die Radialachserstreckung der mehreren Axialstege radial hinaus vorstehende, frei zugängliche Anregungskante vorgesehen, die mit einem Schwingungsanreger des Hohlkörpers beim Einschieben des Kolbens derart in Eingriff bringbar ist, dass ein akustisches Signal abgegeben wird. Das akustische Signal liegt in einem hörbaren Frequenzbereich von über 20 Hz, vorzugsweise über 100 Hz oder 500 Hz, insbesondere zwischen 2.000 Hz und 5.000 Hz. Um die akustische Signalleistung zu verstärken, ist ein Schwingarmkörper an der Kolbenstange zwischen zwei Axialstegen befestigt. Der Schwingarmkörper bildet vorzugsweise an seinem radialen Ende die wenigstens eine freie Anregungskante. Erfindungsgemäß koppelt der Schwingarmkörper strukturell die wenigstens eine freie Anregungskante direkt mit dem Kernabschnitt der Kolbenstange mit der Maßgabe, dass bei einer Schwingungsanregung der wenigstens einen freien Anregungskante in Axialrichtung der Schwingarmkörper und insbesondere damit auch die wenigstens eine freie Anregungskante eine radiale Schwingarmlänge zwischen der Anregungskante und dem Kreuzungsabschnitt von mindestens 40 %, 50 % oder 60 % der Radialachserstreckung aufweist. Die radiale Schwingarmlänge ergibt sich insbesondere dadurch, dass der minimale Radialabstand der Eingriffsstelle der Anregungskante hin zur axialen Längsachse des Kolbens betrachtet wird, und die Schwingarmlänge von einer Außenstelle des Kern- oder Kreuzungsabschnitts der Axialstege hin zur radial außenliegenden Anregerstelle der Anregungskante gemessen wird. Vorzugsweise ist die radiale Schwingarmlänge des Schwingarmkörpers wenigstens halb so groß wie die mittlere Radialachserstreckung. Der wenigstens eine Schwingarmkörper erstreckt sich von dessen Anregungskante direkt unter Ausbildung von Material der Kolbenstange hin zum Kernabschnitt, so dass über diese Materialbrücke, die sich radial erstreckt, die an der Anregungskante initiierte Schwingungen direkt an den Kernabschnitt übertragen werden, ohne dass notwendigerweise die Schwingungen über die eventuell mit der Anregungskante strukturell gekoppelten Axialstege übertragen zu müssen. Dies bedeutet, dass die Anregungskante durchaus strukturell auch mit den benachbarten Axialstegen gekoppelt sein kann. Erfmdungs gemäß ist eine direkte Strukturkopplung zwischen der Anregungskante mit dem Kernabschnitt durch den Schwingarmkörper materialbildend realisiert.

Der Schwingarmkörper erstreckt sich also zusätzlich zu den Axialstegen zwischen den Axialstegen in Radialrichtung auf den Kernabschnitt zu.

Sollten bei einer bestimmten Ausführung der Kolbenstange die Axialstege unterschiedliche Radialerstreckungen aufweisen, soll die Radialachserstreckung der Kolbenstange durch eine mittlere Radialerstreckung der mehreren Axialstege bestimmbar sein. Längs der Schwingarmlänge zwischen der Anregungskante und dem Kreuzungsabschnitt ist der betreffende Schwingarmkörper insbesondere durchgangsfrei aus Vollmaterial gebildet, so dass eine Anregungsschwingung in direkter Radialrichtung hin zum Kreuzungsabschnitt übertragen werden kann. Vorzugsweise ist der Schwingarmkörper als Schwingplättchen zwischen den Axialstegen ausgebildet. Die Kolbenstange kann vorzugsweise durch vier paarweise aufeinander senkrecht stehende, sich in Längsrichtung erstreckende Axialstege gebildet werden. Dabei münden die Axialstege in einen die Längsachse aufnehmenden zentralen reuzungsabschnitt und begrenzen in Um- fangsrichtung paarweise je einen im Querschnitt dreieckigen Schwingraum. Der Schwingraum dient als Resonanzraum zur Verstärkung des von dem Schwingarmkörper abgegebenen akustischen Signals insofern, als zwei benachbarte Schwingarmkörper in der von zwei Axialstegen begrenzten Längsnut den Schwingraum axial begrenzen. In Umfangsrichtung benachbarte Schwingräume sowie in Axialrichtung benachbarte Schwingräume können dadurch miteinander kommunizieren, als Längsspalte an den Axialstegen sowie Übergangsdurchgänge an dem radialen Ende des Schwingarmkörpers ausgebildet sein können. Vorzugsweise ist der Abstand zweier Schwingarmkörper größer als die jeweilige Schwingarmlänge, insbesondere mittleren Schwingarmlänge der Schwingarmkörper.

Die Grundform des Schwingarmkörpers kann bei einer Vielzahl von Schwingarmkörpern unterschiedlich gebildet sein. Die Grundform des Schwingarmkörpers kann auch eine Stiftoder Stabform aufweisen, die insbesondere zylindrisch ist oder eine eckige Querschnittsform aufweist. Die sich von dem Kreuzungsabschnitt erstreckende Stab- oder Stiftlänge entspricht der Schwingarmlänge. Die absolute Radialschwingarmlänge, die ein zweites wesentliches Maß für die Schwingfähigkeit des Schwingarmkörpers darstellt, ergibt sich durch die Differenz aus dem Radialabstand der jeweiligen Anregungskante zur Längsachse und dem Radialabstand der spezifischen Kreuzungsabschnittsstelle zur Längsachse.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Schwingarmkörper eine Scheiben- oder plattenförmige Grundform, die sich insbesondere überwiegend in Umfangs- und Radialrichtung erstreckt. Ein Schwingarmkörper als Platte oder Scheibe ist insofern von Vorteil, als ein Schwingraum in Axialrichtung von dem Schwingarmkörper begrenzt sein kann, wodurch das Resonanzverhalten bei der Erzeugung und Weitergabe des akustischen Signals verbessert ist. Vorzugsweise kann der insbesondere platten- oder scheibenförmige Schwingarmkörper in beide benachbarten Axialstege strukturell insbesondere bis auf eine freie Axialkante der Axialstege übergehen und/oder der Schwingarmkörper kann zumindest in einen der beiden Axialstege bis auf die frei zugängliche Axialkante der Axialstege übergehen und/oder der Schwingarmkörper mit keinem der sich von dem Kreuzungs- oder Kernabschnitt erstreckenden Axialstege verbunden ist. Der plattenförmige Schwingarmkörper ist dabei vorzugsweise ausschließlich mit dem Kreuzungsabschnitt gekoppelt, ohne dass die Schwingfähigkeit des Schwingarmkörpers aufgrund der Axialstege beeinträchtigt ist. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Kolben samt der Kolbenstange, des Kolbenkopfs, der Schwingarmkörper aus einem Stück gefertigt, wobei Axialstegwände und insbesondere scheibenförmige Schwingarmkörperwände im Wesentlichen gleich stark dimensioniert sind.

Vorzugsweise ist ein plattenförmiger Schwingarmkörper mit einer im Wesentlichen gleichbleibenden Wanddicke ausgestaltet und/oder ist derart zur axialen Längsachse der Kolbenstange ausgerichtet, dass diese lotrecht zur Plattenerstreckung des Schwingarmkörpers liegt. Auch die Axialstege, insbesondere der Längsrichtung können senkrecht zu dem plattenförmi- gen Schwingarmkörper angeordnet sein.

Bei einer beispielhaften Ausführung der Erfindung weist der Schwingarmkörper eine sich in Umfangsrichtung um die Längsachse erstreckende Plattenform auf, dessen Plattenstärke kleiner als im Wesentlichen das Zweifache, vorzugsweise der Wandstärke des Kolbens entspricht. Vorzugsweise liegt die Plattenstärke im Bereich der idealen Wandstärke, welche zwischen dem 0,7- bis 1,3 -fachen der der den Kolben bildenden Wandstärke liegt. Vorzugsweise ist die Wandstärke kleiner als 2 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1 mm.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Schwingarmkörper einstückig mit der Kolbenstange gefertigt, insbesondere aus Kunststoff gespritzt, und/oder durch mehrere parallel zueinander angeordnete Plattensektionen gebildet. Vorzugsweise sind sämtliche Bestandteile des Kolbens aus einem Stück gefertigt, insbesondere aus einem Kunststoffstück gespritzt.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind in jeder durch zwei benachbarte Axialstege insbesondere trichterförmig ausgebildeten Längsnut der Kolbenstange mehrere, vorzugsweise plattenförmige, insbesondere plattensektionsförmige Schwingarmkörper in Reihe hintereinander angeordnet. Die in Reihe angeordneten Schwingarmkörper sind vorzugsweise identisch strukturiert und erstrecken sich in einer plattenförmigen Grundform parallel zueinander. Die Axialabstände der Platten zueinander sind vorzugsweise identisch, können allerdings auch entsprechend einer Abgabevolumenregelung stetig größer oder kleiner werden.

Vorzugsweise sind zwei in Umfangsrichtung benachbarte Reihen von mehreren Schwingarmkörpern in Axialrichtung versetzt, wobei der Axialversatz kontinuierlich gleich groß ist. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegen die Schwingarmkörper zweier sich diametral gegenüberliegenden Reihen positionsgenau axial gegenüber, so dass insbesondere bei einem plattenförmigen Schwingarmkörper die sich jeweils gegenüberliegenden Schwingarmkörper in einer gemeinsamen Radialebene liegen.

Vorzugsweise weist der Kolben in Axialrichtung eine Länge im Bereich von wenigstens 50 mm und 150 mm auf, insbesondere zwischen 60 mm und 105 mm. Ein Kolbenkopfdurchmes- ser beträgt vorzugsweise zwischen 5 mm und 30 mm, insbesondere zwischen 9 mm und 20 mm. Ein schwingarmkörperfreier Endbereich des Kolbens, der dem Kolbenkopf zugeordnet ist, erstreckt sich in Axialrichtung vorzugsweise über 10 mm, insbesondere wenigstens 15 mm, und weniger als 35 mm, insbesondere weniger als 30 mm. Ein dem Betätigungsabschnitt zugewandter schwingarmkörperfreier Vorderbereich des Kolbens weist eine Axialerstreckung von vorzugsweise wenigstens 15 mm und weniger als 35 mm auf, insbesondere wenigstens 20 mm und weniger als 30 mm. Die in Umfangsrichtung benachbarten Reihen von mehreren Schwingarmkörpern umfassen wenigstens zwei, insbesondere fünf, insbesondere weniger als 15, Schwingarmkörper auf, die einen Axialabstand im Bereich von 5 mm bis 25 mm, insbesondere 6 mm bis 17 mm, zueinander aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die wenigstens eine Anregungskante in Umfangsrichtung insbesondere kreisabschnittsförmig und/oder um einen Sektorwinkel α von weniger als 100°, vorzugsweise 95° oder 90°, vorzugsweise zwischen 5° und 90°, vorzugsweise zwischen 10° und 60°. Bei einer alternativen Ausführung der Erfindung kann sich die axial festgelegte Anregungskante unterbrechungsfrei vollständig umlaufen und dabei insbesondere eine Kreisbahn beschreiben. Allerdings kann die Anregungskante bei kontinuierlichem Verlauf auch von der Kreisbahn abweichende, insbesondere radial nach innen versetzt liegende Bereiche aufweisen, damit nur ein bestimmter Bereich der umlaufenden Anregungskante mit dem Schwingungsanreger des Hohlkörpers in Eingriff kommen kann. Insbesondere bei einem umlaufenden Schwingungsanreger am Hohlkörper kann eine abschnittsweise Anregungskante von Vorteil sein.

Es sei klar, dass jede Anregungskante oder jedes Paar Anregungskanten auf gleicher Axialhöhe, ein akustisches Signal für eine vorbestimmte Abgabemenge der Spritze steht.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei Anregungskanten an derselben Axialposition der Kolbenstange insbesondere strukturell voneinander getrennt angeordnet, wobei insbesondere die wenigstens zwei Anregungskanten gleicher Axialposition sich abschnittsweise überwiegend diametral gegenüberliegen und/oder kreisabschnittsförmig mit gleicher Umfangsausdehnung ausgebildet sind. Dies unterstützt einen Selbstzentrierungseffekt der Kolbenstange innerhalb des Hohlkörpers, so dass sich der Kolben sicher in dem Hohlkörper verschieben lässt. Die wenigstens zwei Anregungskanten werden durch separate Schwingarmkörper realisiert, und zwar durch deren radiale Randbereiche, wobei insbesondere die beiden Schwingarmkörper strukturell voneinander getrennt sind, insbesondere durch Axialstege voneinander getrennt sind.

Bei einer beispielhaften Ausführung der Erfindung stehen die Axialstege über dazu benachbarte Bereiche des Schwingarmkörpers hinaus vor, wobei insbesondere diese zurückgestuften Bereiche eine geringere Radialerstreckung aufweisen, als die dazu benachbarte Anregungskante, in die die zurückgestuften Bereiche münden. Ergo dienen die zurückgestuften Bereiche nicht als Anregungskante und kommen nicht in einen Anregungseingriff mit dem Schwingungsanreger des Hohlkörpers.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Spritze, insbesondere eine Injektionsspritze, insbesondere eine medizinische Injektionsspritze, die einen Hohlkörper, und einen Kolben nach einer der vorherstehenden Ausführungsformen aufweist.

Der Hohlkörper hat insbesondere einen radial nach innen ragenden, vorzugsweise voll umlaufenden Schwingungsanreger, der beispielsweise als Nase oder Vorsprung ausgebildet ist, welche vollständig innerhalb des Innenraums des Hohlkörpers positioniert ist. Vorzugsweise hat mündungsseitig der Schwingungsanreger eine kegelförmige oder trichterförmige Anlaufeingangsfläche, deren Neigung bezüglich der Längsrichtung kleiner 10° sein soll. Der Schwingungsameger kann im Anschluss an die geneigte Anregephase eine Neigungsfreiheit, insbesondere zylindrische Gleitfläche haben, an die ein Profilsprung, der radial nach außen gerichtet ist, anschließt, um eine freie Schwingung der wenigstens einen Anregungskante zu erreichen.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung besteht zwischen dem Schwingarmkörper der Kolbenstange und dem Schwingungsameger des Hohlkörpers ein radiales Übermaß, vorzugsweise zwischen 0,05 bis 2,0 mm. Das radiale Übermaß hängt insbesondere von der Abmessung der Spritze als solche ab. Bei radial großen Spritzen liegt das Übermaß zwischen 0,5 mm bis 2,0 mm, während bei schmäleren Spritzen Übermaße von weniger als 0,5 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm vorzusehen sind. In einer vorteilhaften Ausführung kann der Innendurchmesser des Schwingungsanregers des Hohlkörpers 15,55 ± 0,05 mm und der Außer- durchmesser des Schwingarmkörpers des Kolbens 15,70 ± 0,05 mm aufweisen. Dadurch kann der Schwingarmkörper an der Anregungskante zu einer Schwingung angeregt werden, um ein akustisches Signal abzugeben.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine axiale Länge des Schwingungsanregers des Hohlkörpers derart auf den axialen Abstand zweier axial benachbarter Schwingarmkörper abgestimmt, dass die zwei benachbarten Schwingarmkörper im Eingriff mit dem Schwingungsanreger stehen. Dies hat den Vorteil einer guten Führung des Kolbens innerhalb des Hohlkörpers und ein Verkanten des Kolbenkopfs wird vermieden.

Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Kolbens;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnitts einer Kolbenstange des Kolbens nach Fig. 1 ;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Kolbens;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnitts der Kolbenstange des Kolbens gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführung der Kolbenstange des Kolbens;

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des Kolbens nach Fig. 5;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnitts von vier Schwingarmkörpern des Kolbens nach Fig. 5 und 6;

Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbens; Fig. 9 einen vergrößerten Ausschnitt eines Hohlkörpers; und Fig. 10 eine Prinzipskizze der Funktionsweise der Erfindung.

Fig. 1 und 2 beziehen sich auf eine erste Ausführungsform des Kolbens 1. Der Kolben 1 weist dabei eine Kolbenstange 3 auf, an dessen einem Ende sich ein Kolbenkopf 2 und an dessen anderem Ende sich ein Betätigungsabschnitt 4 befindet. Die Kolbenstange 3 ist durch vier paarweise senkrecht aufeinander stehende Axialstege 5 gebildet. Die Axialstege 5 münden in einen gemeinsamen die Längsachse aufnehmenden, zentralen Kreuzungs- oder Kernabschnitt 6. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht von zwei der parallel auf der Kolbenstange 3 angeordneten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schwingarmkörpern 8. Die Schwingarmkörper 8 weisen eine vollständig umlaufende Scheiben- oder plattenförmige Grundform und eine ebenfalls vollständig umlaufende Anregungskante 7, an deren radial nach außen weisenden Rand auf. Der Radiaiabstand der Schwingarmkörper 8 von der Längsachse 12 ist dabei größer als der radiale Abstand der Axialstege 5 von der Längsachse 12 des Kolbens 1.

In Fig. 1 sind mehrere, insbesondere mehr als drei Schwingarmkörper, vorzugsweise in diesem Beispiel fünf parallel zueinander, in einem gewissen Abstand zueinander benachbarte Schwingarmkörper 8 auf der Kolbenstange 3 angebracht, die fünf Resonanzräume innerhalb des Hohlkörpers 9 der Spritze zu begrenzen.

Zwei zueinander senkrecht stehende Axialstege 5, und benachbart zueinander, bilden eine Längsnut der Kolbenstange 3. Am Boden der Längsnut, also an der in Radialrichtung tiefsten Stelle, ist der Übergangsbereich zwischen den beiden Axialstegen 5 abgerundet. Wie in Fig. 8 ersichtlich ist, definiert sich eine Schwingarmlänge rs als Radialabstand der freien Anregungskante 7. Ferner ist zu sehen, dass der Betätigungsabschnitt 4, der parallel zu den Schwingarmkörpern 8 auf der Kolbenstange 3 befestigt ist, einen größeren radialen Abstand von der Längsachse 12 des Kolbens aufweist. In Fig. 1 und 2 ist ein geringfügiges radiales Übermaß der Anregungskante 7 gegenüber dem Längsrand der Axialstege 5 nicht näher angedeutet, allerdings sei klar, dass der Schwingungsanreger 10 des Hohlkörpers 2 derart relativ zu den Radialabmessungen der Axialstege und der Schwingarmkörper 8 bzw. Anregungskante 7 gemessen ist, dass ein Schnappeingriff ausschließlich zwischen dem Schwingungsanreger 10 und der jeweiligen Anregungskante 7 gebildet ist. Beim Einschieben des erfindungs gemäßen Kolbens 1 in einen beispielsweise in Fig. 9 oder 10 dargestellten Hohlkörper, der allerdings auch als herkömmlicher Hohlkörper mit nach innen ragender Anregernase ausgebildet sein kann, überfahren die Schwingarmkörper 8 die Anregernase und werden zur Schwingung in Axialrichtung angeregt, wodurch ein hörbarer Ton durch die Schwingungsanregung des plattenförmigen Schwingarmkörpers 8 realisiert ist.

Der Abstand zweier benachbarter scheibenförmiger Schwingarmkörper 8 definiert die Volumeneinheit, bei deren vollständiger Abgabe ein akustisches Signal erzeugt wird. Selbstverständlich kann durch Reduzierung des Axialabstands zwischen zwei scheibenförmigen Schwingarmkörpern die vorbestimmte Abgabemenge, bei der ein akustisches Signal abgegeben werden soll, eingestellt werden kann.

In Fig. 3 und Fig. 4 sind perspektivische Ansichten der zweiten Ausführung der Erfindung dargestellt. Zur besseren Lesbarkeit der Figurenbeschreibung werden für die ähnlichen oder identischen Bauelemente des erfindungsgemäßen Kolbens die gleichen Bezugsziffern wie bei der Ausführung gemäß Fig. 1 und 2 verwendet. Der Kolben 1 gemäß Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 und 2 dadurch, dass der Schwingarmkörper bezüglich eines der benachbarten Axialstege 5 kontaktfrei ist. Ein Axialsteg ist von dem Schwingarmkörper durch einen Spalt getrennt. An jeder Kolbenstangenhälfte ist ein Paar Schwingarmkörper 8 vorgesehen, wobei jeder Schwingarmkörper im Wesentlichen eine Viertelscheibe bildet.

An jeder vorbestimmten Axialposition befindet sich auf der Kolbenstange ein Paar von im Wesentlichen identischen, sich in umlaufender Orientierung um im Wesentlichen 180° erstreckender, platten- oder scheibenförmiger Schwingarmkörper 8. Die Schwingarmkörper 8 sind derart mit dem Kolben 1 verbunden, dass zwei erste gegenüberliegende Axialstege 5 mit den Schwingarmkörpern verbunden sind und zwei zweite gegenüberliegende Axialstege 5 jeweils beabstandet von den Schwingkörpern 8 angeordnet sind, so dass in radialer Richtung ein Freiraum 21 zwischen den zweiten Axialstegen 5 und den Schwingarmkörpern 8 besteht.

Fig. 5 bis 8 beziehen sich auf eine dritte Ausführung des erfindungsgemäßen Kolbens 1. Für eine einfache Lesbarkeit der Figurenbeschreibung sollen für identische oder ähnliche Bestandteile des Kolbens 1 die gleichen Bezugsziffern verwendet werden. Die Kolbenstange 3 bildet an einer Axialposition zwei strukturelle in Umfangsrichtung voneinander getrennte Anregungskanten 7, die voneinander getrennt diametral gegenüberliegen und eine gleiche Umfangsausdehnung aufweisen.

Wie in Fig. 5 und 6 zu sehen ist, sind zwei in Umfangsrichtung benachbarte Schwingarmkörper 8 axial zueinander versetzt angeordnet. Der Axialversatz ist im Wesentlichen der halbe Abstand zweier in Axialrichtung benachbarter Schwingarmkörper 8, die in Reihe innerhalb einer Längsnut der Kolbenstange 3 liegen. Auf diese Weise kann die Anzahl der akustischen Signale verdoppelt werden und die Dosierungsmenge pro akustisches Signal wird reduziert.

Es sei klar, dass mit Vervielfältigung der Längsnuten durch mehr als vier Axialstege 5 ein weiteres Potential an Erhöhung der akustischen Signale bei einem Ausschiebehub des Kolbens 1 erreicht werden kann. Der Schwingarmkörper hat jeweils eine Plattensektorform und eine sektorweise Anregungskante 7, deren Umfangserstreckung kleiner als 45° ist. In Fig. 8 ist die sektorweise Ausgestaltung der Anregungskante 7 der Schwingarmkörper 8 zu erkennen. Hierbei weist der Schwingarmkörper 8 eine sich in Umfangsrichtung um den Sektorwinkel α erstreckende Anregungskante 7 auf, und im weiteren Verlauf zwei im Wesentlichen geradlinige Rücksprungkanten 23, die nicht in Eingriff mit dem Schwingungsanreger 10 des Hohlkörpers 9 stehen. Die Rücksprungkanten 23 verlaufen senkrecht zur axialen Längsrichtung L und münden in eine in den Axialrand des Axialstegs 5 eingearbeitete Vertiefung 25, um ein Fortpflanzen von Signalschwingungen zwischen den einzelnen von den Schwingarmkörpern 8 begrenzten Resonanzkammern zu ermöglichen.

In Fig. 8 ist der Radialabstand der Axialstege 5 zur Längsachse 12 des Kolbens bzw. der Kolbenradius Γκ dargestellt. Des Weiteren ist die Schwingarmlänge rs, welche sich von der Anregungskante 7 aus radial nach innen bis zu dem Kreuzungsabschnitt 6, insbesondere bis zu dem abgerundeten Boden der Axialnut 5, erstreckt, deutlich größer als die Hälfte der mittleren Radialachsenerstreckung Γκ, wodurch eine deutliche Verstärkung der akustischen Leistung des Schwingarmkörpers 8 gebildet ist.

In Fig. 9 ist eine geometrische Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwingungsanregers 10 des Hohlkörpers 9 der Spritze dargestellt. Der radial umlaufende Schwingungsanreger 10 ist an der Innenfläche des Hohlkörpers 9 und weist eine einleitende Anlauffläche 14 mit einem Phasenwinkel ßi und einen ausleitenden Profilsprung 15 mit Phasenwinkel ß₂, wobei ß( deutlich kleiner ist als ß₂, auf. Der Phasenwinkel liegt vorzugsweise bei unter 20°, wobei der Phasenwinkel ß₂ bei über 25° liegt. In Fig. 10 ist eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung der Funktionalität der Erfindung abgebildet. Der Kolben 1 wird hierbei in eine Öffnung des Hohlkörpers 9 geschoben, um dadurch Flüssigkeit, die sich im Innenraum des Hohlkörpers 9 befindet, abzugeben. Es ist zu erkennen, dass zwischen den auf der Kolbenstange 2 angeordneten Schwingarmkörpern 8 und dem Schwingungsanreger 10 des Hohlkörpers 9 ein Übermaß besteht. Dadurch muss zunächst beim Einschieben ein erhöhter Widerstand überbrückt werden, bis am Ende des Eingriffsvorgangs zwischen einem Schwingarmkörper 8 und dem Schwingungsanreger 10 der Schwingarmkörper 8 vom Schwingungsanreger 10 rutscht, wobei der Widerstand rasch abnimmt und der Schwingarmkörper 8 ein akustisches Signal, insbesondere ein Klickgeräusch, durch das Ausgleichen der elastischen Verformung des Schwingarmkörpers 8 während des Eingriffsvorgangs, abgibt. Der sich von dem Kreuzungsabschnitt 6 radial kontinuierlich unterbrechungsfrei, ohne Durchgang oder Öffnung, erstreckende Schwingarmkörper 8 (Schwingplättchen) erhält erfindungsgemäß eine verlängerte Schwingarmlänge rs, wodurch das Schwingungssignal bei Anregung durch einen Schwingungsanreger deutlich verstärkt wird. Die sich in Radialrichtung betrachtende Schwingarmlänge rs ist ohne Berücksichtigung der Axialstege deutlich gegenüber dem Stand der Technik vergrößert.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

1 Kolben

2 Kolbenkopf

3 Kolbenstange

4 Betätigungsabschnitt

5 Axialsteg

6 Kreuzungsabschnitt

7 Anregungskante

8 Schwingarmkörper

9 Hohlkörper

10 Schwingungsanreger

11 Axialkante

12 Längsachse

13 Hilfsachse

14 Anlauffläche

15 Profilsprung

21 Freiraum

23 Rücksprungkante

L axiale Längsrichtung

rs S chwingarmlänge

Kolbenradius

α Sektorwinkel

ßl Winkel der einleitenden Am-egungsfläche ß₂ Winkel der ausleitenden Anregungsfläche

Claims

Ansprüche

1. Kolben (1) für eine Spritze, insbesondere eine Injektionsspritze, die einen den Kolben (1) aufnehmenden Hohlkörper (9) aufweist, umfassend einen Kolbenkopf (2) zum flu- iddichten Begrenzen einer Flüssigkeitskammer der Spritze, und eine mit dem Kolbenkopf (2) fest verbundene Kolbenstange (3) mit einem Betätigungsabschnitt (4), an dem der Kolben (1) zum Einschieben in den Hohlkörper (9) betätigbar ist, wobei die Kolbenstange (3) durch mehrere sich in Längsachsrichtung erstreckende Axialstege (5) gebildet ist, die eine Radialachserstreckung Γκ von der Längsachse (12) nach außen aufweisen und in einen gemeinsamen, die Längsachse (12) aufnehmenden Kreuzungsabschnitt (6) radial münden, wobei an der Kolbenstange (3) wenigstens eine über die Radialachserstreckung Γκ radial hinaus vorstehende, freie Anregungskante (7) vorgesehen ist, die mit einem Schwingungsanreger (10) des Hohlkörpers (9) beim Einschieben des Kolbens (9) derart in Eingriff bringbar ist, dass ein akustisches Signal abgegeben wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein zwischen zwei Axialstegen (5) angeordneter Schwingarmkörper (8) derart die Anregungskante (7) mit dem Kreu- zungsabschnitt (6) koppelt, dass bei einer Schwingungsanregung in Axialrichtung der Schwingarmkörper (8) eine radiale Schwingarmlänge rs zwischen der Anregungskante (7) und dem Kreuzungsabschnitt (6) von mindestens 40 % der Radialachserstreckung Γκ aufweist.

2. Kolben (1) nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schwingarmkörper (8) eine Scheiben- oder plattenförmige Grundform aufweist, die sich insbesondere überwiegend in Umfangsrichtung erstreckt, und/oder der Schwingarmkörper (8) in beide Axialstege (5) strukturell insbesondere bis auf eine freie Axialkante (11) der Axialstege (5) übergeht und/oder der Schwingarmkörper (8) in nur einen der beiden benachbarten Axialstege (5) bis auf eine freie Axialkante (11) der Axialstege (5) übergeht und/oder der Schwingarmkörper (8) mit keinem der Axialstege (5) verbunden ist.

3. Kolben (1) nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schwingarmkörper (8) eine sich in Umfangsrichtung um die Längsachse (12) erstreckende Platten- 4.362 form aufweist, dessen Plattenstärke kleiner als im Wesentlichen das Zweifache, vorzugsweise das Einfache der den Kolben (1) bildenden Wandstärke ist.

4. Kolben (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingarmkörper (8) einstückig mit der Kolbenstange (3) gefertigt, insbesondere aus Kunststoff gespritzt, ist und/oder dass der Schwingarmkörper (8) durch mehrere parallel zueinander angeordnete Plattensektionen gebildet ist.

5. Kolben (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anregungskante (7) in Umfangsrichtung insbesondere kreisabschnitts- förmig erstreckt und/oder die Anregungskante (7) sich in Umfangsrichtung um einen Sektorwinkel α von weniger als 100°, vorzugsweise 95° oder 90°, vorzugsweise zwischen 5° und 90°, vorzugsweise zwischen 10° und 60° erstreckt.

6. Kolben (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Anregungskanten (7) an einer Axialposition der Kolbenstange (3) voneinander getrennt angeordnet sind, wobei insbesondere die wenigstens zwei Anregungskanten (7) gleicher Axialposition sich abschnittsweise diametral gegenüberliegen und/oder kreisabschnittsförmig mit gleicher Umfangsausdehnung ausgebildet sind.

7. Kolben (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialstege (5) über den insbesondere Scheiben- oder plattenförmigen Schwingarmkörper (7) im Bereich zu den Axialstegen (5) benachbarten Abschnitten der Axialstege (5) radial vorstehen, die ohne Anregungskante (7) ausgebildet sind.

8. Spritze, insbesondere Injektionsspritze, insbesondere medizinische Injektionsspritze, umfassend einen Hohlkörper (9) und einen Kolben (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.

9. Kolben (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schwingarmkörper (8) der Kolbenstange (3) und dem Schwingungsanreger (10) des Hohlkörpers (9) ein radiales Übermaß, vorzugsweise zwischen 0,05 bis 0,5 mm, besteht, sodass beim axialen Verschieben des Kolbens (1) in den Hohlkörper (9) der Schwingarmkörper (8) mit dem Schwingungsanreger (10) in Radialeingriff kommt.

10. Kolben (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge des Schwingungsanregers (10) des Hohlkörpers (9) derart auf den axialen Abstand zweier axial-benachbarter Schwingarmkörper (8) abgestimmt ist, dass die zwei benachbarten Schwingarmkörper (8) im Eingriff mit dem Schwingungsanreger (10) stehen.

11. Kolben (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Umfangsrichtung benachbarte Reihen von mehreren Schwingarmkörpern (8) in Axialrichtung versetzt sind, wobei insbesondere der Axialversatz kontinuierlich gleich groß ist, wobei insbesondere der Axialversatz im Wesentlichen der halbe Abstand zweier in Axialrichtung benachbarter Schwingarmkörper (8) ist.

12. Kolben (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingarmkörper (8) eine sich in Umfangsrichtung um einen Sektorwinkel α erstreckende Anregungskante (7) und im weiteren Verlauf zwei im Wesentlichen geradlinige Rücksprungkanten (23) aufweist, wobei insbesondere die Rücksprungkanten (23) nicht in Eingriff mit dem Schwingungsanreger (10) stehen und/oder senkrecht zur axialen Längsrichtung (L) verlaufen und/oder in eine in dem Axialsteg (5) eingearbeitete Vertiefung (25) münden.